CHAPITRE PREMIER

DE l’ AIMANT ET DES PHÉNOHÈNES MAGNÉTIQUES.

$ 1 . Notions rénérales snr le macnétlsrae.

Il existe dans la nature un minerai nommé yierre d'aimant^ connu de toute antiquité, qui possède la propriété d’attirer en quelques-uns des points de sa surface, qu’on nomme pôles, les particules de fer placées près de lui. Ce minerai est un composé de fer et d’oxygène, soit un deutoxyde de fer\ les anciens le nommaient [ix/vr,;, de la ville de Magnésie en Lydie, où on le trouvait en abondance ; de là est venu le nom de magnétisme pour la partie de la physique qui traite des phénomènes dont il est l’origine, et le nom de magnétiques pour désigner ces phénomènes eux-mèmes.

L’une des propriétés les plus remarquables de la pierre d’aimant est celle en vertu de laquelle elle communique la faculté qu’elle possède d’attirer le fer, à une aiguille ou à un barreau d’acier qu’on frotte plusieurs fois de suite, toujours dans le même sens, contre l’un de ses pôles. Cette aiguille ou ce barreau devient ainsi capable d’attirer vers ses extrémités une quantité considérable de limaille ou de morceaux de fer. On dit alors que l’aiguille ou le barreau a été aimanté, et que ses pôles magnétiques sont à ses extrémités. Si le barreau d’acier est d’une longueur de plus de 15 à 20 centimètres, on trouve quelquefois deux ou môme quatre autres pôles, outre ceux qui sont aux deux bouts. Ces pôles, qu’on reconnaît à l’accumulation de lu limaille de fer qui s’opère autour d'eux, sont toujours en nombre pair et placés deux à deux de chaque côté et à une même

DE l'aIUANT et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 153 distance du centre; on les nomme pôles secondaires ou points conséquents (fig. 70).

Fig. 70.

Un morceau d'acier aimanté possède aussi, comme la pierre d’aimant, la faculté de communiquer sa vertu magnétique à un autre barreau ou à une aiguille d’acier; il suffit, pour obtenir ce résultat, de frotter dans toute sa longueur, et toujours dans le même sens, contre l’un des pôles de l’aimant , le barreau ou l’aiguille qu’on veut aimanter, nom qu’on donne à cette opération. Les aiguilles aimantées peuvent être cylindriques; elles ont cependant le plus souvent la forme d’un prisme ou d’un losange mûicc et allongé. Quant aux barreaux, ils sont ordinairement prismatiques; ils ont aussi quelquefois la forme d’un fer à cheval, et, pour les renforcer, on en superpose plusieurs les uns sur les autres. Ils sont alors capables d’attirer de grandes masses de fer et de supporter jusqu’à 50 ou 100 livres, sans

qu’un poids aussi considérable puisse détacher de fer qui y est adhérent (fig; 71). , >

leurs pôles le

154 MÀ6NtTISME BT ÉLCeTRO^UTBAVIQUE.

ün« autre propriété importante des aimants, c'est l'influence que le globe terrestre exerce sur eux lorsqu’ils sont mobile. En effet, si après avoir aimanté une aiguille d’acier on la suspend par son centre de gravité à un fil, ou qu’au moyen d’une chappe on la mette sur une pointe (fig. 72) , on trouve quelle prend

une direction déterminée vers un point de l'horizon, qui est à peu près celle du sud au nord. Cette direction est tellement constante que, lors même qu’on déplace l’aiguille, elléy revient toujours après un nom* bre plus ou moins grand d'oscillations, avec une précision parfaite. Il y a plus : c’est toujours la même extrémité de l’aiguille qui est tournée vers le nord et la même qui est tournée vers le sud, en sorte que si l’on tourne l’aiguille de 1 8()*, elle n’est plus en équilibre dans sa nouvelle position, mais elle Mt une pirouette et déerit une demicirconférence d’un côté ou de l’autre pour revenir à sa position primitive. La pointe de l’aiguille qui se dirige vers le nord a été nommée pô/e nord et celle qui se dirige vers le sud -pôle sud. Afin de les reconnaître immédiatement, et par conséquent de savoir de quel côté est le nord, on a soin de bleuir légèrement en la chauffant la moitié de l’aiguille qui se dirige du côté du nord, et de laisser sa couleur naturelle à celle qui se porte au sud.

La direction de l’aiguille aimantée est constante dans un meme lieu, à une époque donnée ; mais elle varie d un lieu à l’autre, et elle change avec les années ; elle est même sujette sur un même point du globe à de petites variations périodiques pendant la durée d’un jour, variations qu’on a nommées par celle raison variations diurnes.

Nous avons vu que cette direction n’est pas exactement celle du sud au nord ; aussi a-t-on nommé méridien magnétique le plan qui passe par le centre de la terre et la direction de l’aiguille aimantée dans le lieu qu’on considère, pour le distinguer du méridien terrestre, qui est le plan qui passe par ce

DE l'aimait BT DES PBÉMOMÈHES MAUNÉTIQIES. 1H5

même lieu et par l’axe de la terre. L'angle que font ces deux plans, ou, ce qui revient au même, les deux /rocMqu'ils laissent sur la surface de la terre, se nomme la déclinaison de l'aiguille aimantée. On la détermine en mesuranll’angle (pie la direction de l’aiguille aimantée horizontale fait avec la ligne méridienne. La déclinaison est orientale ou occidentale, suivant que le pôle nord de l’aiguille est à l’est ou à l’ouest de la ligne méridienne. Elle était à Paris de 11* 30' i l’est en 1.H80, nulle ou de 0° en lé63, de 8° à touest en 1700, de 22" en 178a, de 22° 14' en 1814, et dès lors elle a commencé à diminuer ; elle était en 1849 de 21*.

Elle était à Londres de 11® 15' drcs/en 1576,de0°de 1057 à 1622, de 2°6' d l’ouest en 1670, de 24“ 2' 18" en 1815, époque où elle a atteint son maximum ; elle était en 1 849 de 23“. — Elle était à Genève de 19“ en 1818, elle était en 1849 de 18“.

11 y a des lieux de la terre où l’aiguille se dirige exactement suivant la ligne méridienne , et pour lesquels par conséquent la déclinaison est nulle. La série de ces lieux ou de ces points sans déclinaison ne forme point une courbe régulière ; nous aurons occasion d’y revenir et d’étudier leur distribution.

On nomme boussole de déclinaison tout appareil propre à observer et à mesurer la déclinaison , ou réciproquement h déterminer la direction du sud au nord , c’est-à-dire la ligne méridienne , la déclinaison magnétique du lieu étant dunnéo (fig. 73).

Cet appareil se compose d’une aiguille aimantée délicatement suspendue, soit au moyen d’un fil do soie sans torsion, soit au moyen d’une cbappe en agate ou en acier reposant sur un pivot. Un cercle divisé avec soin, sur lequel on lit la division correspondante aux extrémités de l’aiguille, est fixé contre les côtés d’une boite circulaire en cuivre rouge ou en buis recouverte d'un verre, dans laquelle est placée l’aiguille et la pointe sur lacpielle elle repose. L'instrument peut être muni d’une lunette portée sur un axe de rotation parallèle nu plan de la division circulaire, et dont le milieu est sur la verticale qui passe par le centre de suspension de l'aiguille. Cet axe porte un niveau à bulle d’air et un quart de cercle vertical di-

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visé pour mesurer les angles que décrit la lunette. On peut faire tourner la boite autour d’un axe vertical par lequel elle est fixée sur son pied, jusqu'à ce que la lunette se trouve placée

dans la direction du méridien. On détermine alors l’angle que fait l’axe de la lunette avec la direction de l’aiguille aimantée, et on a la déclinaison. Ou bien, connaissant cette dérlinaison, on fait tourner la boite jusqu’à ce que l’angle que fait l’axe de la lunette et la direction de l’aiguille lui soit égal, et alors on a la position du méridien. La boussole marine, soit compas de variation, ne diffère de la boussole ordinaire qu’en ce qu’elle a une double suspension qui lui permet de se maintenir malgré l’agitation de la mer, dans une situation sensiblement borizontalc.

Nous avons supposé que l’aiguille aimantée était suspendue par son centre de gravité; mais nous devons ajouter que ce centre de gravité a été déterminé après que l’aiguille a été aimantée. En effet, si on le détermine auparavant, c’est-à-dire si on suspend à un fil de soie sans torsion une aiguille d’acier non aimantée, de manière à ce quelle soit parfaitement horizontale, on trouve qu’après avoir été aimantée elle ne garde pas son

DE l'aIUANT et des PnÉNOMËNES liACNÉTIQlIES. 1S7 horizontalité, quoiqu'elle soit suspendue de la même manière. Elle commence par prendre la direction ordinaire du sud-est au nord-ouest, puis on voit son pôle nord s’incliner comme si la moitié qui est du côté nord était plus pesante que celle qui est du côté sud. On peut s'assurer cependant directement que l’aimantation n’a nullement modifié le poids de l’aiguille ni celui d’aucune de ses parties. L’efl'el qui se manifeste est le résultat de la môme action qui détermine la direction constante de l’aiguille de déclinaison ; on le nomme l'inclinaison de l’aiguille; il se mesure par l’angle que fait avec l’horizon une aiguille qui peut se mouvoir librement autour de son centre de gravité dans le plan du méridien magnétique.

Une boussole d’inclinaison (fig. 74) se compose d’une aiguille traversée à son centre de gravité par un axe cylindrique en acier poli qui repose par ses deux extrémités sur deux couteaux d’agate bien tranchants. Ces deux couteaux sont portés par deux traverses horizontales en métal, parallèles l’une à l’autre, et qui sont les diamètres d'un cercle vertical sur lequel est tracée une division rirculaire.

On a soin, au moyen d’un artifice trèssimple, de placer l’aiguille sur les couteaux de façon (]ue son axe de rotation se trouve exactement passer par le centre du cercle divisé et soit perpendiculaire à son plan. Le plus souvent, au lieu de se servir des couteaux d’agate, ou introduit les tourillons d’acier dans des trous cylindriques percés dans les deux traverses horizontales et situés sur la ligne perpendiculaire au plan du cercle et passant par son centre; mais le frottement, qui est beaucoup plus considérable dans ce mode de suspension que dans l’autre, ris<|ue de nuire à la liberté des mouvements de l’Eiiguille. C’est pourquoi , dans les appareils très-perfectionnés, on emploie de préférence le premier. Ce cercle, soit limbe vertical, repose sur un pied qui est mobile autour d’un axe vertical dont la direction prolongée

1S8 MAGNÉTISME ET ÉLECTKO-DTNAMIOl'E.

pusse par son centre et par conséquent par l'aie de suspension de l'aiguille. Un cercle azimuthal, soit horizontal, permet de déterminer à chaque instant les angles décrits par le limbe vertical, et par conséquent de placer celui-ci dans tous les azimuths et particulièrement dans la direction du méridien magnétique. L'aiguille aimantée se dirige alors d'elle-méme suivant la ligne d'inclinaison, (hi mesure l'angle au moyen de la division du limbe vertical, qui est munie ordinairement d'une loupe. 11 faut faire plusieurs observations et en prendre la moyenne pour parvenir à un résultat exact, parce que la suspension est toujours imparfaite, quelque précaution qu'on prenne, et parce qu'on n'est jamais bien sûr que l’axe de rotation passe exactement par le centre de gravité de l’aiguille. Pour se mettre à l'abri de cette cause d'erreur , on doit faire quatre espèces d’observations et prendre la moyenne des résultats de chacune d’elles. Après les premières observations, on en fait de nouvelles en ayant retourné les faces du barreau sans changer les pôles; puis viennent deux autres séries d'observations pareilles qu’on fait après avoir changé les pôles de l’aiguille en l’aimantant dans le sens contraire, c’est-à-dire en la frottant contre le môme pôle d’un aimant dans un sens contraire à celui dans lequel on l’avait primitivement frottée, de façon que l'extrémité qui se dirigeait au sud se trouve dirigée au nord, et celle qui se dirigeait au nord se dirige au sud.

L’inclinaison , qui était à Paris de 75* en 1671, a toujours été en diminuant dès lors ; elle était en 1835 de 67* 14' , et , en 1 849, de 67°. Elle varie comme la déclinaison, non-seulement avec les époques d’observation , mais encore avec les lieux ; à Londres, elle était en 1720 de 70° 27', en 1833 de 69° 2", et en 1849 de 68° ; à Genève, elle était en 1825 de 65° 48' 30", et en 1849 de 64°. Plus on approche du nord, plus elle augmente. Ainsi il existe un lieu à 80° de latitude nord, découvert par le capitaine Parry, où l'inclinaison est de 90^. Par contre, si on s’approche de l’équateur, l’inclinaison diminue ; il y a môme sur la surface de notre globe une série de points où elle est absolument nulle, et qui forment autour de la terre une courbe qu'on appelle réyvotci*r magnétique. Celte courbe est assez ré-

DE l’àIMANT et des PHiKOMÈItBS MAONtTIQDES. 15d gulière dans une partie de son cours, et elle peut être regardée comnne un grand cercle incliné de 12 à 13* à celui de l'équateur terrestre. Au delà de l'équateur l'inclinaison recommence et augmente à mesure qu'on s'approche du pèle austral ; mais c'est alors le pôle sud, et non le pôle nord de l'aiguille qui s'incline au-dessous de l'horizon.

Lors<]u'on ne connaît pas la déclinaison et qu'on a à faire une observation d'inchnaison, on peut sans boussole de déclinaison déterminer facilement le plan du méridien magnétique en cherchant le plan dans lequel l'aiguille d'inclinaison se tient parfaitement verticale; ce plan est perpendiculaire à celui du méridien. Lors donc qu'on a déterminé le premier on connaît le second, et on y place l'aiguille en faisant décrire au cercle vertical un angle de 90° sur le cercle azimuthal. Cette liaison, si simple entre les deux plans, provient de ce que l'aiguille aimantée se plaçant naturellement, lorstpi'elle est libre, dans le plan du méridien magnétique et n'étant point sollicitée à en sortir, elle doit évidemment, pour obéir à cette loi, prendre la position verticale quand le plan où elle est obligée de se mouvoir est perpendiculaire à celui du méridien magnétique, car de cette manière elle se trouve être à la fois dans les deux plans.

La force qui détermine la direction do l'aiguille aimantée n'est, en effet, ni attractive ni répulsive; mais seulement une force directrice incapable d'imprimer aux aimants un mouvement quelconque de translation. C'est ce qu'on peut prouver par différentes expériences; ainsi une aiguille aimantée floltaote sur l'eau au moyen d'un morceau de liège auquel on l'a fixé‘e n'éprouve aucun glissement; elle prend simplement la direction du méridien magnétûjue comme les aiguilles, qui, reposant sur un pivot, sont retenues à leur centre. Une aiguille aimantée fixée en travers et à l'extrémité d'une planchette horizontale, avec un contrepoids à l'extrémité opposée pour maintenir l'é<|uilibre (iig. 7ü), se dirige encore exactement dans le plan du méridien magnétique quand on suspeml la planchette par son centre de gravité à un Ql de soie sans torsion, quoique ce centre ne soit point celui de l'aiguille. Enfin, si on leste une

aiguille aimantée par un morceau de platine de manière à la faire tenir en équilibre dans l'intérieur d'une masse de mercure, et à la soustraire ainsi à l'action de la pesanteur, on la voit se placer dans le méridien magnétique ety prendre une direction inclinée vers le nord, parfaitement sembla- 2? ble à la direction de l'aiguille d'incl inaison. Cette direction est donc celle qui résulte •^‘g- '73 naturellement, et abstraction faite de tout

mode de suspension , de l'action qu'exercent sur l'aiguille aimantée les forces ou la force qu’on nomme magnétisme terrestre.

On n’est pas arrivé de prime-abord à reconnaître que c’est de la terre qu’émane la force qui imprime à l’aiguille aimantée la direction que nous venons de déterminer. Les uns avaient placé le siège de cette force dans une petite étoile qui forme la queue de la grande Ourse, les autres la plaçaient au delà encore. Gilbert, le premier, à la lin du seizième siècle, montra, dans un ouvrage très-remarquable, intitulé Physiologie de l’aimant ', qu’il fallait la chercher dans le globe terrestre, résultat qui découlait évidemment des observations faites en divers lieux de la surface de la terre. Nous verrons plus tard, en elfet, qu’au moyen de ces observations nombreuses et variées, il devient facile de déterminer les directions des forces qui sollicitent l’aiguille, et que ces directions sont telles, que c’est évidemment de la terre qu’émanent ces forces elles-mêmes. On s’est même assuré que l’intensité du magnétisme terrestre varie, comme la déclinaison et l’inclinaison, avec le temps et avec les lieux et qu’elle augmente de l’équateur aux pùles. Quant à la nature des forces magnétiques émanées de la terre, les conjectures qu’on a formées à cet égard sont liées aux propriétés des aimants ; nous aurons soin de les indiquer en étudiant ces propriétés; mais nous ne pourrons en examiner la valeur que dans le chapitre de la cinquième partie où nous nous occuperons des sources naturelle de l’électricité et du magnétisme terrestre.

' Phftiologia nova, de magnete majneticitgue corporUnis. Londres, ICOO.

DE l’aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQITS. iG1

La découverte de la boussole est beaucoup moins aiicieunc que celle de l’aimant. 11 paraît que le premier navigateur européen qui s’en est servi est Vasco de (lama, dans sa première espéditioD dans l’Inde. Cependant il est fait expressément mention dans un dictionnaire chinois terminé dans l’an 121 de l’cre chrétienne, et dans un autre dictionnaire complété sous le règne de Kang-hi , du fait que , sous la dynastie de Tsin (419 ans avant J.-C.), les vaisseaux se dirigeaient vers le sud au moyen de l’aimant. La découverte de la déclinaison parait remonter jusqu’à Christophe Colomb ; le premier il aperçut en 1492, lorsqu’il parcourait l’Océan pour aller découvrir le nouveau monde, que l’aiguille ne se tournait pas directement au nord dans tous les lieux de la terre, comme on l’avait cru jusqu’alors. Quant au changement de déclinaison dans le même lieu, il fut découvert en 1622 par Gunter, professeur au collège de Gresham; l’inclinaison fut découverte en 1576, par Normann.

Jusqu’ici nous n’avons considéré une aiguille ou un barreau aimanté qu’isolé ; nous lui avons reconnu la propriété d’attirer le fer à ses pôles, celle d’être dirigé lorscju’il est mobile par l’action de la. terre, celle enOn de communiquer la vertu qu’il possède à d’autres barreaux ou aiguilles d’acier. Mais les aimants possèdent d’autres propriétés, qui se manifestent en particulier quand on les approche les uns des autres, telles, par exemple, qu’une attraction et une répulsion mutuelles. Si on approche du pôle nord d’une aiguille aimantée librement suspendue le pôle nord d’une autre aiguille ou d’un barreau qu’on tient à la main, on voit aussitôt une répulsion très-prononcée s’établir entre les deux pôles; il en est de même si on présente les deux pôles sud l’un à l’autre; ces répulsions ont lieu à distance et sont très-énergiques. Mais si au pôle nord de l’aiguille mobile on présente le pôle sud de la fixe, ou à son pôle sud le pôle nord de l’autre, ce n’est plus une répulsion, mais une forte attraction qui a lieu; le pôle de l’aiguille mobile se précipite sur le pôle de la 6xe, et il se manifeste une adhérence entre eux qui dure tant qu’on ne parvient pas, par un effort énergique, à les détacher l’un de l’autre; ce qui établit I. Il

162 MAGNÉTISME |:T ÉLECTRO-DTN AMIQUE .

entre ces attractions et les attractions électriques, qui cessent à l'instant mémo du contact, une différence bien caractéristique. La répulsion des deux pôles du même nom, de la même aiguille sur les deux pôles du même nom d’une autre aiguille, se manifeste d’une manière très-sensible, quand on approche parallèlement l’une de l’autre deux aiguilles mobiles qui ont leur direction du sud au nord.

Les attractions et les répulsions magnétiques ne sont nulle- . ment influencées par le milieu interposé entre les deux ai- / mants, ou entre l’aimant et le corps magnétique, lorsqu’il s’a- 1 git de la simple attraction exercée par un corps aimanté sur un corps qui ne l’est pas. Ces actions ont lieu avec la même force que le milieu interposé, soit l’air, le vide ou une .substance quelconque. Il faut seulement que le milieu ne soit pas luimême magnétique. Ainsi une plaque do bois, de verre, d’un

I métal non magnétique, une feuille de papier ou de carton, une couche d’un liquide ou d’un gaz quelconque, l’interposition d’une flamme, ne modifient en rien ce genre d’action; la distance seule exerce sur son intensité une influence que nous ne tarderons pas à apprécier.

Les expériences que nous venons de rapporter, jointes aux observations relatives à la direction de l’aiguille aimantée par l’influence du globe terrestre, établissent le fait important que, lors même qu’ils attirent également le fer, les deux pôles situés aux extrémités opposées d’un barreau aimanté présentent des différences essentielles dans leurs propriétés, et une espèce d’antagonisme analogue à celui qui existe entre les deux électricités. Ainsi, lorsqu’on aimante un morceau d’acier ou de fer en le frottant toujours dans le même sens, le long de l’un des pôles d’un aimant, le pôle qu’acquiert l’extrémité de la barre d’acier qui est la dernière en contact avec l'aimant dépend de celui des deux pôles de cet aimant contre lequel le frottement a lieu , et est toujours d’un nom contraire au sien. Si c’est le pôle nord qui sert à l’aimantation , l'acier prend un pôle sud à celle de ses extrémités qui reste la dernière en contact avec ce pôle nord, et par conséquent acquiert un pôle nord à l’autre de ses extrémités.

PE l'aimant et des phénomèmes magnétiques. 1G3 L’acier n’est pas le seul corps qui soit susccjitible d’être aimanlê; le fer lui-même, le cobalt et le nickel possèdent la même propriété. Non-seulement ces corps allirent une aiguille aimantée lorsqu’on les présente à l’un de ses pèles ou sont attirés par elle, mais ils peuvent être aimantés, et jiar conséquent ar(|uérir toutes les propriétés que possède uii aimant, celle d’avoir deux pôles, d’être inllucucés par le magnétisme terrestre, etc. Toutefois, il existe des diflérences, sous ce rapport, entre ces divers métaux. Ainsi le fer, quand il est bien doux, c’est-à-dire bien recuit et dépouillé, autant que possible, de charbon , n’acquiert qu’un magnétisme passager. Si l’on touche l’extrémité d’un cylindre ou d’un lil de fer doux avec le pôle d’un aimant, on voit aussitôt l’autre extrémité de ce cylindre attirer la limaille de fer et agir sur une aiguille aimantée; en un mol, on y découvre l’existence d’un pôle magnétique de même nom que celui de l’aimant avec leijuel le cylindre est en contact par son autre extrémité. Mais aussitôt que le contact cesse, la limaille de fer tombe et le pôle disparaît; en un mol, le fer doux perd toutes ses propriétés magnétiques, ou si du moins il les conserve quelques instants, elles sont singulièrement aifaiblies. Ainsi le fer doux peut donc instantanément acquérir le magnétisme, mais il le perd aussi immédiatement après qu’a cessé la cause qui l’a produit. Kemarquons toutefois que, pendant qu’il est sous l’influence de l’aimant , le fer doux acquiert un magnétisme plus fort qu’un morceau d’acier semblable aimanté par la même puissance. Une aiguille d’acier ne prend pas si facilement le magnétisme; un simple contact avec le pôle d’un aimant ne suflit pas, ordinairement, pour l’aimanter; il faut ensuite la frotter le long de ce pôle plus ou moins longtemps, toujours dans le même sens; mais elle conserve indéfiniment le magnétisme qu’elle a acquis. La trempe augmente dans l’acier cette double propriété, qui établit sous ce rapport une diflérence si marquée entre lui et le fer doux. Le nickel et le cobalt se rapprochent plus à cet égard de Tacier cjue du fer, quoiqu’ils ne puissent acquérir une vertu magnétique aussi considérable que celle que prend l’acier trempé.

L’aimanUtion peut avoir lieu à distance comme au contact ;

il sufüt , par exemple, pour qu’un cylindre de fer doux devienne magnétique, d’en approcher, sans que le contact soit nécessaire, le pôle d’un aimant. On peut mettre en évidence d’une manière très-simple cette action, en suspendant deux bouts de fil de fer à deux fils de soie, comme les deux balles de sureau d’un électroscope; on en approche le pôle d’un barreau aimanté, et aussitôt on les voit s’écarter l’un de l’autre, par l’effet répulsif qu’exercent les pôles de même nom qu’ils acquièrent à leurs extrémités inférieures et supérieures. Mais aussitôt qu’on éloigne l’aimant, les deux bouts de fil de fer se rapprochent en reprenant leur position verticale, preuve que leur aimantation a cessé. Le nickel et le cobalt présentent le même phénomène, mais il est d’autant moins prononcé que le corps magnétique a moins de facilité à être promptement aimanté.

L’attraction qu’exercent les aimants sur la limaille de fer, et en général sur les corps magnétiques ou aimantés, tient à ce que les aimantant par leur influence à distance, ils déterminent 'dans la partie du corps la plus rapprochée d’eux un pôle contraire à celui qui agit; et c’est entre ces deux pôles opposés que l’attraction se manifeste, comme si les deux corps étaient aimantés. Il est cependant toujours facile de distinguer une substance aimantée d’un corps simplement susceptible de l’élre, et appelé, par cette raison, m^jwtbjue. 11 suffit pour cela de présenter tous les points d’une substance au même pôle d’une aiguille aimanU'ie; si l’action est partout attractive, le corps n’est que magnétique, mais^si elle est attnicbyc eii^quelques points et répulsive en d’autres, c’est un signe que le em ps a déiix pôles contraires, et que par conséquent il est aimanté. Il ne faut pas que l’aiguille qui sert à cette épreuve soit trop fortement aimantée, car elle risquerait, si la substance soumise à l’expérience n’avait qu’un faible magnétisme, de ne point indiquer de différence entre ses pôles, en agissant sur elle comme sur du fer doux et en l’attirant également dans tous ses points.

Le globe terrestre peut, comme un aimant, exercer à distance son pouvoir magnétisant. Si l’on lient verticalement, ou encore mieux, dans la direction de l’aiguille d’inclinaison, une barre de fer doux d’un mètre de longueur, on trouve qu’elle acquiert

DE l'aimant et des PBÉNOMfeNES MAGNÉTIQUES. If).') lieux pôles : un pôle nord à son extrémité inférieure, et un pôle sud à son extrémité supérieure. L’existence de ces deux pôles se manifeste par l’action attractive et répulsive qu’exercent les deux extrémités de la barre sur le même pôle d’une aiguille aimantée, délicatement suspendue, qu’on en approche. Le glolie terrestre agit donc comme agirait un gros aimant dont l’axe, passant parle centre de la terre, serait situé dans le méridien magnétique, et qui aurait au nord un pôle contraire à celui de l’aiguillequi est dirigéau nord, et au sud un autre pôle contraire également à celui de l'aiguille qui est dirigé au sud. Cette hypothèse sur la cause du magnétisme terrestre expliquerait également la direction de l’aiguille aimantée, qui serait la conséquence des attractions exercées parles pôles magnétiques du globesur les pôles contraires de l’aiguille aimantée. 11 suffirait donc pour connaître 1a position du pôle magnétique de la terre, situé au nord, de déterminer avec soin la direction de l’aiguille d’inclinaison dans (pielques lieux difl'érents, et l'intersection de ces lignes serait le point où se trouverait le pôle cherché. 11 faudrait en faire autant de l’autre côté de l’équateur magnétique, pour déterminer la position du pôle magnétique terrestre situé au sud. Mais il se trouve (jue les directions prolongées de l’aiguille d’inclinaison, soit dans l’hémisphère boréal, soit dans l’hémisphère austral, ne se coupent pas toutes exactement au même point; ce qui semblerait prouver qu’il n’y a pas dans chaque hémisphère un seul pôle ou un seul centre d'action magnétique. Nous reviendrons en détail sur ce sujet intéressani de physique terrestre, quand nous traiterons des observations nombreuses qu’on a réunies sur les divers phénomènes du magnétisme terrestre, et des hypothèses qu’on a faites sur son origine et sa nature.

Il n’est pas inutile de mentionner ici une dénomination encore usitée dans les ouvrages franyais, et qui doit sou origine à la théorie de l’aimant terrestre. Partant de l'hypothèse que la terre possède deux pôles magnétiques, et du principe établi par l’expérience ([ue ce sont les pôles de nom contraire qui s’attirent, on avait appelé pôle austral celui de l’aiguille aimantée qui se dirige au nord, parce que, disait-on, il est attiré par le pôle magnétique de la terre, situé au nord, et qui est naturellement

lt)ft MAGNKTlSMe ET- ÉLECi aO-DÏNAMigUE.

le pôle boréal ; on avait appelé, par la même raison, pôle boréal de l’aiguille celui qui se dirige au sud, parce que, disait-on, il est attiré par le pôle austral du globe. Quant à nous, préférant une dénomination fondée sur un fait à celle qui s'appuie sur une tbéurie plus ou moins contestable, nous continuerons à appeler pôle nord de l'aiguille celui qui se dirige au nord, et pôle sud celui qui se dirige au sud.'

/L’aimantation que produit le magnétisme terrestre est faci- /lilée par toutes les actions, soit mécaniques, soit cbimiques, qui I dérangeiil les molécules du fer de leur position naturelle d’équi- 1 libre. Ainsi, la percussion, la torsion, toute espèce de vibration ] imprimée à une barre de fer, déterminent chez elle la présence des deux pôles magnétiques ; la simple oxydation à l’air produit le même elfet. Pour s'assurer que celte aimantation est bien due à l’influence du magnétisme terrestre, et non à ces actions elles-mêmes, il suflil d’examiner la position des pôles dans les barres soumises à l’expérience, et on trouve que celte position est toujours celle qui résulterait de l’action immédiate du globe; ainsi, c’est toujours le pôle nord qui se trouve à celle des extrémités de la barre qui est inclinée au-dessous de l’borizon ou à celle qui est tournée du côté du nord, si la barre est liorizonlale. Ou peut même, si la barre est d’un ferbieu doux, changer immédiatement ses pôles en la retournant brusquement, de façon que l’extrémité qui était dirigée au nord le soit au sud, et que celle qui était dirigée au sud le soit au nord. 11 y a plus: il est facile de constater que, quelle que soit l’action qui sollicite le corps, le magnétisme qu'il acquiert est d'autant plus.intcnse que sa position le rapproche davantage de la direction de l’aiguille aimantée, et qu’il devient tout à fait nul si la barre est placée dans une position parfaitement perpendiculaire à cette direction. On a ainsi la preuve évidente que l’eflct ne provient pas d’une manière immédiate de l’action à laquelle la barre est soumise, mais uniquement du magnétisme terrestre dont l’influence est favorisée par cette action.

C’est encoreà l’influence de ce magnétisme qu’on doit attribuer l’aimantation que possèdent tous les corps magnétiques laissés plus ou moins longtemps à la même place ; ainsi les tiges des pa-

DE L AIMANT XT DES DHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 167 ratonnerres, les pointes des clochers', les barreaux ou autres objets de fer placés dans les constructions, ofl'rent toujours des traces de magnétisme; il en est de même des outils en fer ou en acier, tels que ceux d'un serrurier, ou tels que les poinçons ou instruments traucbants qui sont sujets à éprouver, par l'usage auquel ou les emploie, des mouvements vibratoires. On peut même, par l'aimamation opérée au moyen du globe terrestre, se | procurer de forts aimants eu prenant un certain nombre de lils de fer, de 30 à 40 centimètres de longueur, et en les tordant fortement pendant qu'on les tient dans une position verticale, | ou encore mieux dans la direction de l'aiguille d'inclinaison. j Cette opération, qui les rend plusroides, facilite en môme lemps| le développement chez eux d'un fort magnétisme; et une fois qu'ils ont été aimantés, on les réunit pour en former un faisceau, en ayant soin que leurs pôles semblables soient tous à la même extrémité du fiiisceau.

L'action aimantante que le magnétisme terrestre exerce sur le fer peut déterminer sur les aiguilles de boussole des déviastions fiicheuses, quand elles sont placées sur des vaisseaux en marche. En elfet, ces bâtiments, qui renferment dans leur construction une quantité toujours considérable de barres, de lames et de tiges de fer, se trouvent, par le fait, contenir des aimants dont les péiles doivent changer avec la position du vaisseau, par rapport au méridien magnéti(|ue. 11 en résulte sur l'aiguille une action variable, dont l'clfet est impossible à déterminer d'avance, tandis que si le bùtbnent restait toujours à la même place, il serait facile d'apprécier l'influence de cette cause de déviation et d'en tenir compte, .\ussi les navigateurs sont-ils exposés à faire de grandes erreurs, qui peuvent avoir les plus graves conséquences. Supposons, par exemple, que l'axe du vaisseau, c'est-à-dire la ügue qui va de sa poupe à sa proue, fiU d'abord [lerpendiculaire au plan du méridien magnétique et dirigé à l'ouest; que, dans cette position, la déviation de l'aiguille fût

' Il est probable que quand II s'agit des pointes en fer élevées, telles en particulier que celles des paratonnerres, l'électricité atmosphérique, et plus particulièrement celle de la foudre, contribue pour sa part A leur atmanlaUon, autant et plus que la magnélisme terrestre.

Ki8 MAGNÉTISME ET ÉLKCTBO-DTN AMIyl E.

lie 20° à l'ouest de la direction qu’elle devrait avoir; un changement dans la marche du b:\timentfail que l’ale vient à tourner de 180°, c’est-à-dire de l’ouest à l’est; par l’effet de ce changement de direction, la déviation a également passé de l’ouest à l’est, et est par conséquent de 20° à l’est. 11 est évident que l’observateur qui ne connaîtrait pas l’action du fer contenu dans le vaisseau auquel sont dues ces deux déviations de 20°, d’abord à l’ouest, ensuite à l'est, croirait que l’aiguille est demeurée parallèle à elle-même, et devrait juger que la rotation du vaisseau n’a été que de 180° — 2 fois 20° ou 180° — 40°, c’est-à-dire de 140", tandis qu’elle a été réellement de 180°. Il se tromperait donc de 40° sur la seconde direction du navire, en supposant qu’il eût déterminé avec soin la première direction par les procédés ordinaires.

M. Barlow a proposé divers moyens d’éviter les erreurs dangereuses pour la navigation que nous venons de signaler. L'un de ces moyens consiste à placer dans le voisinage de la boussole une plaque de fer doux qui s’aimante comme les autres masses de fer du vaisseau, par l’influence du globe. Cette plaque est placée dans le voisinage de la boussole, de façon que son action sur l’aiguille soit équivalente à l’action totale de tout le fer distribué dans le vaisseau. Il en résulte que dès qu’on enlève la plaque, on réduit à la moitié la déviation totale, et l’antre moitié (|ui alors est connue est par conséquent le montant de la déviation due au fer du vaisseau. On détermine préalablement par des tâtonnements la position qu’on doit donner à la plaque, pour rendre son action équivalente à celle de tout le fer du vaisseau.

Un antre moyen a été employé également par M. Barlow : (les expériences nombreuses faites en plaçant le vaisseau dans toutes les positions azimuiales, et en comparant au moyen de deux lunettes la direction de sa boussole dans chaque position avec celle d’une aiguille aimantée restée sur le rivage, permettent ainsi de déterminer empiriquement la correction qu’il faut faire à la déviation observée, pour avoir la véritable décünaison magnétique du lieu où se fait l’observation. Mais ce procédéexige, comme le précédent, une série d’opérations distinctes pour

i.iiü/nd hv Ciooolc

DE l’aIMAM et UES PHÉNOMÈNES MAfiNÉTUjLES. 169 chaque vaisseau en parliculicr, celles faites pour l’uu ne poi> vautservir pour un autre; elle u’est pas non plus sans quelques difficultés dans la pratique.

M. Poisson, pénétré de l’importance pour la navigation de la question que nous venons de traiter, et convaincu qu'elle n’étail iju’imparfaitement résolue par les moyens empiriques que nous avons indiqués, a essayé de la soumettre à l’analyse, et de parvenir ainsi à une formule générale de correction. Il s’est proposé de déterminer directement l’inclinaison et la déclinaison vraies en un lieu quelconque du globe, d’après les observations do la boussole faites à bord d’un vaisseau et sous rinllueuce du fer qu’il contient. Ceferétantaimantépar la force inagnétique de la terre, il est évident que son action surl'aiguille sera proportionnelle à cette force. De plus, les comimsantes de cette action, relatives à trois axes rectangulaires ijui [Missent constamment par les mêmes points du navire, ont [tour expression des fonctions linéaires par rapport aux composantes de l’action du globe suivant ces mêmes axes. La force magnétique du globe est alors commune à tous les termes de l’éijiiation d’équilibre de la boussole, et en disparaît conséquemment. La formule renferme dilférents termes qu’il faut déterminer, et en particulier les quantités dépendantes de la totalité et de la distribution du fer (jue le vaisseau renferme. Mais par différentes considérations tenant à la distribution, en général symétrique, des masses de fer dans les vaisseaux, et à leur position, qui est pour la plus grande partie inférieure au plan horizontal mené par le point de suspension de la boussole, M. Poisson arrive à simplifier le problème. Les deux inconnues à déterminer sont l’inclinaison et la déclinaison vraies, et pour cette détermination il suffit de deux données de l’observation ; celles qu’exige la formule simplifiée de M. Poisson sont les angles de la section principale ou de l’axe du vaisseau avec la direction apparente de la boussole, avant et après qu’on a fait tourner cette section ou cet axe d’un angle connu. D’autres formules permettent même d’éviter cette manœuvre, et de se contenter d'observer les directions de la boussole avant et après l’addition d'une masse de fer qu’on place toujours de la même

170 MAGNÉTISME EX ÉLECTRO-DVNAMIQljK.

manière, el de faeon à être assez rapprochée de la boussole pour

en changer la direction.

Parmi les actions qui facilitent l’aimantation pour le magnétisme terrestre, l'une des plus efticaces consiste à chauffer jusiiu'au rouge le corps magnétique et à le laisser refroidir sous l'influence de ce magnétisme. Le refroidissement qui suit une élévation de température bien moindre est même suffisant. MM. Moser et Uiess ont constaté que c'est à ce genre d’effet qu’il faut rapporter les phénomènes d’aimantation qu’on avait cru être produits par les rayons de lumière, et notamment par les rayons violets. Ils ont constaté que ces effets n’ayant plus lieu quand les aiguilles qui les éprouvaient étaient dans une position perpendiculaire au méridien magnétique, ils ne peuvent être attribués qu’au magnétisme terrestre, dont l’action est facilitée par l’élévation de température que déterminent les rayons solaires, ou plutôt par le refroidissement qui la suit. La chaleur, en elfet, loin d'augmenter diminue au contraire notablement l’intensité de la vertu magnétique. Un barreau d’acier aimanté porté au rouge blanc perd totalement son magnétisme; s’il redevient magnétique en se refroidissant, c’est à l’action de la terre qu’il le doit. Un barreau de fer doux n’est [iliis même magnétique, c’est-à-dire n'est plus attiré par l'aimant, quand il est cbauflé simplement jusqu’au rouge. Le nickel cesse d’èlrc magnétique à la température de l’huile bouillante. IJuaiit eu cobalt, sa force magnétique ne semble pas diminuer graduellement, comme cela a lieu pour les autres substances, à mesure que sa température augmente; mais elle cesse tout d’un coup à une température extrêmement élevée, et puis elle réparait tout aussi rapidement quand on fait descendre le métal de ces hautes températures.

L’influence remarquable qu’exerce sur le magnétisme l’élévation de la température avait fait croire à queUpics physiciens que la propriété que possèdent cert-ains corps d'être magnétiques, tenait à la petite distance qui existe chez eux entre les atomes dont ils sont formés.

Eu effet, le fer, le cobalt cl le nickel sont parmi les corps ceux qui, sous le même volume, renferment le plus grand nombre

DE l’aimant et D»S PUÉNOMKNES MAGNÉTIQL'ES. 171 d'alouies et par cons«|uent ceux dont les atomes sont les plus rapprochés. Chauffer ces corps, c'est éloigner leurs particules les unes des autres; or puisque cette augmentation de distance leur fait perdre, lorstjii’elle est poussée à un certain point, leurs propriétés magnétiques, il en résulte que les substances chez lesquelles les atomes sont naturellement plus éloignés ne peuvent pas posséder ces propriétés, ^ue faire donc pour la leur procurer? Rapprocher leurs particules, et pour cela refroidir CCS corps. Guidé par cette idée ingénieuse, Faraday avait exposé à une température excessivement basse la plupart des métaux et plusieurs de leurs composés, ainsi que du cbarbon, et quoiqu’il eilt agi sur eux avec un très-fort aimant, il n’avait pu y découvrir aucune trace de magnétisme; il avait eu soin de prendre tous ces corps à un état de grande pureté et dépouillés de toute trace de fer. Au moyen d’un mélange d'éther et d’acide carbonique placé dans le vide, il avait réussi à abaisser leur température jusqu’à lOo* centig. au-dessous de ü". Le manganèse lui-méme n’a présenté aucune trace de magnétisme. M. Faraday a montré que c’est à la présence de quelques particules de fer, dont il est difficile de le dépouiller, que ce métal avait dii jusqu’alors d’étre rangé par erreur parmi ceux (jui sont magnétiques. Ainsi le fer, le nickel, le cobalt et l’acier sembleraient être les seuls corps de la nature qui soient magnétiques, c’està-dire qui présentent les propriétés magnétiques telles (]ue nous venons de les étudier et de les définir. Cependant nous verrons, dans le dernier chapitre de celte troisième partie, que Faraday est parvenu par un autre moyen à découvrir dans tous les coiq)s également des propriétés magnétiques évidentes, mais variables dans la forme sous laquelle elles se manifestent avec la nature de ces corps eux-mêmes.

§ 2. Uoyent ^^r mraarrr Ira forces niBaiiétlqaes.

Après avoir étudié d’une manière générale les phénomènes magnétiques, nous devons maintenant chercher à découvrir les lois ([ui les régissent; mais pour pouvoir nous livrer à ce genre de recherches, il nous faut auparavant étudier les moyens

\li MAG.NKTIS.ME ET ÉLECTBO-DYNAMIyi E.

(le mesurer avec exacliliule les forces auxquelles les actions inagnélûiiics sont dues.

Deux méthodes nous sont olfertes ici, comme dans la mesure des forces électriques. La première méthode repose sur l’emploi de la balance de torsion, dans laquelle on remplace par une aiguille aimantée la tige de verre qui porte le petit corps éleetri- (|ue et qui est lixée à l'extrémité inférieure du til de torsion. 11 faut s«!ulement avoir soin que cette aiguille soit assez longue .sans être trop pesante. Coulomb faisait usage d'une aiguille d'acier cylindrûjue de 4 millimètres de diamètre et de ho centimètres de longueur; il s’assurait préalablement, avant d’en faire usage, qu’elle n’avait point de pèles intermédiaires, et (|ue, par cons*'‘quent , elle ne possédait que deux pèles placés chacun à une de scs extrémités. La seconde méthode est celle des oscillations; elle consiste à faire osciller une aiguille aimantt'C, cl à déduire l'intensité de l’action à latiuelle on la soumet de la comparaison entre le nombre d’oscillations que l’aiguille exéx'Ute sous l’inllnence de cette action et le nombre quelle en fait (juand elle y est soustraite.

Dans l’une et l’autre méthode, il y a un élément dont il faut tenir compte, et qui n’existait pas dans la mesure des forces électri(|ues : c’est la force directrice de la terre, .\insi, tandis (jue, lorsqu’il s’agit de l’électricité, la torsion du fil influe seule sur la résistance ([ue le corps électrisé mobile oppose à l’action d’un autre corps électrisé, il n’en est pas de même lors<ju’il s’agit d’une aiguille aimantée; car alors la force avec la.iuellc cette aiguille tend à obéir à l’action directrice de la terre s'ajoute à la torsion pour combattre l’action d'une force extérieure attractive ou répulsive. Ainsi encore, tandis (juc les oscillations du corps électrisé se font comme s’il n’était pas électrisé, (juand il n’y a point d'autres corps en présence, celles d'une aiguille d’acier sont toutes dilférentes, selon que cette aiguille est aimanté'e ou (ju’elle ne l’est pas, parce (jue dans le jiremier cas les oscillations sont influencées par le magnétisme terrestre, et que dans le second cas cette influence n’existe pas. Voyons comment, dans chacune des deux méthodes, on peut apprécier cette influence.

DE l’aIMAMT et des PHÉNOMENES MAGNÉTIQUES. 173

Pour l’évaluer quand on fait usage de la balance de torsion , il faut commencer par suspendre une aiguille non aimantée au fil de la balance, puis tourner la jiiécc qui porte ce fil jus(|u'ù ce que le 0“ de torsion sc trouve daus le plan du méridien magnétique; on aimante ensuite l'aiguille qu'on avait suspendue au fil, et on la replace exactement de la même manière. Il en résulte que, lorsque, obéissant à l’action directrice de la terre, l'aiguille aimantée se place daus le méridien magnétique, la torsion du fil de la balance se trouve nulle. On tord le fil en tournant la pièce supérieure, soit dans un sens, soit dans l’autre, de manière à porter le pèle nord de l’aiguille à l'ouest ou à l’est : le résultat est le même dans les deux cas. On s’assure que, tant que l’angle de déviation qu’on fait décrire ii l’aiguille ne . dépasse pas 20", il est proportionnel à l'angle de torsion; c’està-dire qu’on s’assure que, après avoir tordu le fil d’un certain angle, de 3ü" par exemple, pour faire dévier l'aiguille de 1° à l’est ou à l’ouest, il faut le tordre d'un angle double, c'est-àdire de 70°, pour opérer une déviation de 2° dans le même sens, d'un angle triple, c’est-à-dire de 10o° pour une déviation de 3", et ainsi de suite. La force directrice de la terre, qui tend à ramener l’aiguille aimantée dans le méridien magnétique, est donc représentée dans chaque cas par les angles de torsion, qui la maintiennent à des distances angulaires plus ou moins grandes de ce méridien; et comme les angles de torsiou sont proportionnels à ces distances angulaires, la force elle-même leur est proportionnelle. Ce n’est pas rigoureusement aux angles, mais bien aux sinus des angles de déviation , que l’angle de torsion, et par conséquent la force directrice, est proportionnelle, ainsi que le prouvent, et l’observation faite avec des déviations plus considérables, et un simple calcul basé sur la considération des forces qui sollicitent l'aiguille. Mais ce même calcul montre, ainsi que l’expérience, que lorsque l’angle ne dépasse pas 20", on peut, sans erreur sensible, le prendre pour son .sinus.

Il ne reste plus maintenant, quand on veut mesurer les forces magnétiques avec la balance de torsion , qu’à détermiuer pour l'aiguille aimantée qu'on suspend au fil , et qu’on nomme aiguUle

174 MA(1>ÉTISME ET ÉLECTBO-DY^AMIQl'E.

d epreu\e, l’angle de torsion nécessaire poür la faire dévier d'un degré de sa position naturelle, ('.et angle doit varier avec le fil de torsion qu’on emploie, l’aiguille qu’on y suspend , et l'inlensilé du magnétisme terrestre au lieu où l’on opi're. Coulomb avait trouvé ijuc cet angle était à Paris, avec sa balance et pour l’aiguille dont il se servait, de do*. C'uand donc une force quelconque éloigne l’aiguille du ()° de torsion et du méridien magnétique avec lequel on a fait coïncider ce 0", comme nous l’avons dit , il y a deux forces qui tendent à l’y ramener et dont la somme est égale, lorsque l’équilibre est établi, à celle qui tend à l’cn éloigner; ces dimx forces sont, l’une la torsion représentée jmr l’angle île torsion, l’autre la force directrice de la terre. Mais pour ajouter celle-ci à l’autre, il faut l’évaluer en torsion; or cela est facile, une fois qu’on sait que chaque degré de déviation correspond à 35* de torsion. Ainsi la force qui maintiendra l'aiguille à 10“ de distance du 0° sera d’abord la torsion de 10", plus 10 fois 35”, soit en tout une force équivalente à 360“ de torsion.

Pour apprécier l’influence de la force directrice dans la seconde méthode, il faut se servir de la formule du pendule; l'aiguille aimantée oscille en effet comme un pendule, seulement la pesanteur est remplacée ici par l’action également attractive qu’exerce sur l’un des pôles de l’aiguille le magnétisme terrestre. Il en résulte que l’intensité de la force est en raison du carré du nombre des oscillations qui ont lieu dans le même temps. Cette conséquence suppose que les oscillations sont exécutées par une aiguille d’inclinaison placée dans la direction de la force qui la sollicite, c’est-à-dire dans le méridien magnétique et oscillant dans ce plan, exactement comme le pendule est placé dans la direction de la force de la pesanteur et oscille dans un plan vertical. Toutefois on démontre que la même formule ou loi peut s'appliquer, sans erreur sensible, au cas où l’aiguille est une aiguille de déclinaison oscillant dans un plan horizontal. 11 faut donc commencer, quand on veut se servir de la méthode des oscillations, par déterminer avec soin pour l’aiguille dont on fait usage, et qui est toujours l’aiguille d’épreuve, le nombre des oscillations qu’elle fait dans un temps donné, en

‘ D^. l’aimant et des phénomènes magnétiques. 175 prenant la précaution d’éloigner d’elle tout corps aimanté ou susceptible de l’être, tel que du fer, afin qu’elle ne soit sollicitée par aucune autre force que par celle du magnétisme terrestre. Il est aussi entendu que les expériences, pour être com- * parables, doivent être faites non-seulement avec la même aiguille aimantée, mais dans le même lieu , afin que l’intensité du magnétisme terrestre soit constante

S 3. IjoI aUraetloB* et des répal^lona

Nous commencerons par appliquer les méthodes que nous venons d’exposer à la détermination do la loi que suivent, avec la distance, les attractions et les répulsions magnétiques.

Coulomb, pourappliquerlapremiére méthode, cellequi repose surl’emploide la balance de torsion, avait suspendu an fil de torsion la mêmelongue aiguille d’acier pourlaquelle la force directrice du globe terrestre était représentée par .lo’de torsion pour 1" de déviation du méridien magnétique. Une seconde aiguille aimantée, semblable à la première, fut placée verticalement dans le méridien magnétique, de façon à agir par son pôle nord sur le pôle nord de l’aiguille d’épreuve. La disposition de l'aiguille était telle que les deux points agissant immédiatement l’un sur l’autre, ou qui auraient été le lieu d’entrecroisement des deux aiguilles si elles avaient été en contact , étaient à 2,5 centimètres des extrémités de chacun. Ces points étaient ceux du maximum des forces répulsives. L’aiguille mobile fut chassée immédiatement à une distance de 24” du méridien magnétique ; ce qui donnait, pour faire équilibre à la force répulsive à celte distance de 24", une force de torsion de 24”, plus la force directrice de la terre équivalente à 24”x35” de torsion, en tout 864”. On rapprocha l’aiguille mobile eu tournant la pièce supérieure, et on trouva que, pour la ramener à une distance de 17”, il avait fallu faire décrire à la pièce trois circonférences ou tordre le fil de 1080” par en haut. La force '

totale était donc composée : 1° des 17° de torsion dont l’aiguille

' Voir, pour les développements mathématiques relatifs au\ deux méthodes, la note finale C.

47(> MAGNKTIbME ET ÉLECTHO-DYNAMIQliE.

clail ilislaiilfilu 0“ dt‘ lorsion, son point Je départ; 2“ des 1080" do torsion néeessaire pour la maintenir à la distance de 17°; 3° des 17° X 33°, soit 593° de torsion qui représentaient l'eliet de la force directrice de la terre. Cela fait en tout 1092° de torsion pour faire équilibre à la force répulsive à la distance de 17°. Pour approcher l’aiguille à la distance de 12°, il fallut tourner la pièce supérieure de cin([ circonférences, soit de 28SÜ°, ce qui donna une torsion totale de 12°-l-2880°-}- 12°x33 = 3312°.

Ainsi les forces de torsion qui font respectivement équilibre aux forces répulsives sont à la distance de

2i° — — — 804° de torsion.

Les résultats sont tres-approximativement ceux ijue doit donner la loi de l'inverse du carré des distances pour l'intensité de la force répulsive. F.n effet, en partant de la force 3312”, les autres devront être, d'après cette loi,

3312”^, et 3312"!

ou

1030 et 828, au lieu de 1092 et 80-4 que l'expérience donne. Ces différences sont très-lé*gères, si l'on considère «lu iine erreur d’un seul degré sur la position observée de l’aiguille mobile en fait une de 33" pour la force, puis(jue la force directrice est de 33" pour chaque degré d’écart du méridien magnétique. D'ailleurs il faut remarquer que l’action mutuelle des deux aiguilles aimantées n’étant pas toute concentrée en deux points unhjues situiîs sur chacune d’elles, la variation dans la distance en établit une dans la position relative des points agissants, et que, à mesure que la distance augmente, il y a plus de points qui peuvent agir mutuellement les uns sur les autres. Aussi trouve-t-on la force un peu plus grande, lorsque la distance augmente, qu’elle ne devrait l’étre d’après la loi. On opérerait de même pour démontrer que la loi existe également pour les attractions ; il faudrait seulement mettre en regard les pôles de nom contraire des deux aiguilles, et avoir soin de placer d’a-

Digilized by Cooglc

DR l’aimant et des piténomènbb magnéti'qi'es. 177 vance l’aiguille mobile, au moyen de la torsion, à une distance considérable de l’aiguille fixe.

Voyons maintenant comment Coulomb se servit de la seconde méthode.

L’aiguille d'épreuve était un fil d’acier du poids de 3,7o grammes , fortement aimanté et suspendu à un fil de soie sans torsion. Cette aiguille faisait 15 oscillations par minute sous l’influence du magnétisme terrestre. Coulomb plaça ensuite verticalement, dans le plan du méridien magnétique, un fit d’acier aimanté de 60 centimètres de longueur environ, en ayant soin que le pôle nord fût tourné vers le bas, te pôle sud du fit étant en face du pôle nord de l’aiguille d'épreuve, mais à des distances variables. Le centre de l’action attractive de ce pôle devait se trouver dans le plan borixontal de l’aiguille d'épreuve, condition nécessaire pour que l’aiguille ne risquât pas de s’incliner, soit au-dessous, soit au-dessus de ce plan. Aussi fallait-il pour cela placer l’extrémité sud du fil d’acier aimanté à 30 millimètres environ au-dessus de ce même plan. Les choses étant ainsi arrangées, à 4 pouces de distance du fil, l’aiguille faisait 41 oscillations par minute au lieu de 13; à 8 pouces, elle en faisait 24; à 16 pouces, elle en faisait 17.

D’après la loi du pendule, que nous avons rappelée être applicable au cas actuel, on a, en appelant m la force du magnétisme terrestre, m' celle qui agit sur l’aiguille à la distance de 4 pouces et m" celle qui agit à la distance de 8 pouces.

Mais, pour avoir la loi de l’action seule de l’aimant sur l’aiguille mobile, il faut retrancher de m', m", forces totales (jui agissent sur cette aiguille, m la force du magnétisme terrestre; les différences m' — m, m" — m expriment bien l’action unàjue de l’aimant aux distances respectives de 4 pouces et de 8 pouces. Or, on déduit des deux proportions qui précèdent :

Ainsi la force qui agit à 4 pouces, c’est-à-dire à une certaine distance, est qttadruple de celle qui agit à une distance double.

178 'MA(iNÉTISMl ET ÉI.Er,THO-DTrN\MK/CF..

Ou Irouverail pour la dislancc de 16 pouces (17)’ — (i5 ’=64,

nombre un peu trop polit, car = -2 %% et on devrait

trouver 16. Cet écart provient de ce qu’à la distance de 16 pouces, le p<Me nord inférieur do l'aimant fixe agit sur le pôle nord de l'aiguille mobile, et diminue par son effet répulsif l’aclioii attractive du pfdo sud qui est en haut; c’était en vue d’éviter cet inconvénient qu'on avait donné une longueur ronsidérable à l’aimant vertical; mais cette précaution qui atteint son but, ainsi qu’il est facile de le concevoir, quand l’aiguille mobile n’est pas trop éloignée, ne suflil plus dè.s que la distance dépasse une certaine limite.

Ku résumé, on peut conclure de l'emploi des deux méthodes également, que les atlractions et les répulsions magnétiques sont en raison inverse du carré de la distance.

§ 4. Disirlbatlon do mnrn^tiime dan* un barreau aimanté.

Les deux mêmes méthodes que nous venons d’employer pour trouver la loi de l’inverse du carré vont nous servir aussi à déterminer la distribution du magnétisme dans un barreau aimanté.

On peut déjà par un moyen très-simple conslater l’inégalité de celle distribution; il suffit pour eela de tenir un barreau aimanté dans une position horizontale, et de promener sous sa surface inferieure, et dans toute sa longueur , un morceau de fer doux (jui jiorte par trois ou quatre cordons un pelit bassin de balance. On s’assure bien vile (pie le poids qu’il f^aut mettre dans le bassin pour détacher le fer doux varie beaucoup avec la position du point de l’aimant qui agit sur le fer ; d’où l’on conclut que la force magnétique, (jud’on peut regarder comme proportionnelle au poids, est très-inégalement répartie. Ainsi, elle est à son maximum, à deux points distants de quelques millimètres des deux extrémités du barreau; à partir de ces points elle va en diminuant très-rapidement, soit dans l'intervalle qui les sépare, soit de chacun d’eux à l’extrémité même du barreau. La manière dont la limaille de fer sc distribue antour

DE l’aimamt et des pdénomèîces magnétiques. 179 du barreau, quand elle est attirée par lui, confirmé ce résultat. On la voit, en effet, s’accumuler en grande proportion autour des pèles desquels elle semble converger de toutes parts, comme vers des centres d’action (fig. 76). La partie centrale du barreau n’at-

tire qu’un très-petit nombre de particules de fer; il arrive même quelquefois qu’elle n’en attire point. Cependant, si 1e barreau n’est pas très-long, la limaille se distribue autour de cette partie centrale en décrivant des espèces de courbes qui vont d’un pèle à l’autre, et en formant comme des ellipses ayant pour axe celui du barreau, et pour sommets ses deux pôles. Il faut, pour mettre en évidence ces figures, projeter, sous forme de pluie, de la limaille de fer sur une feuille de carton blanc ou sur une lame de verre qui recouvre un barreau aimanté; au moyen de petites secousses imprimées au carton, on facilite l’arrangement de la limaille et la formation des figures. M. de Ilaldat a réussi à fixer ces figures, qu’il a nommées fantômes magnétiques : dans ce but, il applique sur une lame de verre sur laquelle la figure est formée une feuille de papier tendu, imprégné de colle d’amidon préparée à la gélatine; la poudre de limaille de fer se trouve ainsi fixée telle quelle était distribuée sur le verre. On peut donc étudier plus facilement celte distribution dans tous ses détails. M. de Ilaldat a ainsi constaté que les centres d’où par-

180 HACKÊTISME ET ÉLECTBO-DTNAMIQÜE.

lent les lignes rayonnantes sont bien les pôles de l’aimant, qni eux-mômes sont dépourvus de la limaille de fer. La disposition des courbes elliptiques formées par la limaille est telle que, divergentes à leur origine, elles ne sont jamais distinctes et séparées dans toute leur étendue. Au contraire, elles se réunissent après leur naissance et forment des espèces de mailles. M. de Ilaldat a encore étudié les fantômes magnétiques produits par deux aimants placés l’un par rapport à l’autre, de diverses manières, et il estime que celte élude peut conduire à des résultats importants sur l’étal du magnétisme dans les corps, sur sa puissance et sa distribution. Nous verrons plus tard l’importance qu’y attache M. Faraday.

Déjà, avant M. de llaldal, les courbes magnétiques avaient fixé l’attention de plusieurs savants ; sans compter la description (|u’eu fait Lucrèce *, Musschenbroek, Lambert, qui avait réussi à donner l’équàTioTT de ces courbes, Playfair et Leslie s’en sont successivement occupés. Le docteur Roget a simplifié les méthodes décrites par ses devanciers, et a indiqué des procédés faciles pour tracer graphiquement ces courbes. Voici les principales propriétés de ces courbes engendrées par l’action simultanée, contraire ou semblable, des deux polarité*sdes aimants sur des parcelles de fer doux ou sur des aimants infiniment petits :

1“ La différence des cosinus des angles formés avec l’axe du

« Fit quoque, ut a lapide hoc ferri natura recedat Interdum; fugere, atque sequi conaueta viciaaim,

Kuultare etiam Samothracia ferrea vidi ;

Ac rameuta simul furerc intus ahenia

In acaphtia, lapis hic magnes quum aubdltoa easet ;

L'sque adeo fugere a saxo gestire videtur Ære interposito ; discordia tanta creatur :

Propterea , quia nimirum prias æstus ubi æris Prsecepit ferrique vias possedit apertas ;

Poaterior lapidis renit æstus et omnia picna Invenit in ferro ; neque babet quA tranet, ut ante ;

Cogitur obsensare igitur pulsareque fluctu Ferrea textii suo, quo pActo respuit ab se,

Atque per tes agltat aine eo quod sæpe resorbet. >

Dt Berum Aaturâ, VI, 1051-S4. Edit, de Wakefleld,

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DE l'aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 181 barreau aimanté par des lignes qui joignent un point quelconque de la couche avec ces deux pWes, est une quantité constante, ces deux angles étant pris du même côté.

2* Une tangente menée à un point quelconque de la courbe coupe le prolongement de l’axe de l’aimant qui 1a produit, en un point tel que sa distance au pôle le plus voisin est à la longueur absolue de l’aimant, comme le cube de la distance du point de tangence à ce même pôle est à la différence des cubes de ses distances aux deux pôles.

3* Les sinus des angles formés par cette tangente avec les droites, qui mesurent ces distances aux deux pôles, sont entre eux comme les carrés de ces distances.

Le docteur Roget a décrit un instrument propre à tracer ces courbes d’un mouvement continu, et fondé sur le premier des énoncés précédents. Il a aussi fait connaître le procédé suivant, à l’aide duquel on les décrit par points ;

De chaque pôle comme centre et avec des rayons de grandeur arbitraire, on trace deux circonférences. Après avoir prolongé l’axe de l'aimant jusqu’à leur rencontre, on le partage en un nombre quelconque de parties égales, et on projette perpendiculairement chacun des points de division sur les circonférences. Par le centre de chaque circonférence, et les points qu’on a déterminés sur elle, on mène des rayons indéfiniment prolongés. Ces rayons se coupent mutuellement en des points qui appartiennent aux courbes cherchées.

Si les deux pôles générateurs sont hétérogènes, les courbes sont dites convergentes, et sont les diagonales curvilignes, dans le sens de l’axe aimanté, des intervalles quadrilatères formés par les intersections des rayons. Si les deux pôles sont homogènes, CCS courbes se nomment divergentes, leur direction se détermine par celle des diagonales curvilignes perpendiculaires aux premières, et par conséquent à l’axe qui joint les pôles'.

Mais revenons à l’emploi des deux méthodes qui nous donneront des résultats plus précis. Avec la balance de torsion. Cou-

* Voyez, pour les dévcloppcincnls mathénialiques, la rôle D à U Ün du volume. ]

182 MAGNÉTISME ET ÉLErTno-Ity>AMI()UE.

louib SC servit des deux mêmes aijjiiilles .aimaiilées, l’une fixe, l’autre mobile, au moyeu desquelles il axait déterminé la loi de l’inverse du carré ; il faisait glisser la fixe derrière uue mince règle de bois, qui la séparait de la mobile, en ayant soin (ju’elle restât verticale. l’uis, il notait la torsion qu’il était nécessaire de donner au fil de suspension, pour obliger l’extrémité de l’aiguille mobile à rester dans le plan du méridien magnétique et presque en contact avec la fi.xe, dont elle n’était séparée que par l’épaisseur de la règle de bois. En opérant de cette manière, Eoulomb évitait l’clfet sur l’aiguille mobile des points, autre que celui qui était dans le même plau horizontal qu’elle; il n’avait pas non plus be.soin de tenir compte de la force directrice de la terre, puiscjue l’aiguille restait dans le méridien magnétique. Les angles de torsion nécessaires pour les maintenir représentaient donc, dans chaque cas, exactement la force magnétique du point agissant de l’aiguille fixe.

Dans la seconde méthode, Coulomh faisait osciller l’aiguille d’épreuve devant les dilférentes parties d’un long barreau aimanté qu’il faisait glisser verticalement, de façon (juc tous ses points se trouvassent successivement dans le plan horizontal de l’aiguille et à la même distance, .\ppelant m', m", m'" l’action totale exercée sur l’aiguille quand elle est successivement devant chacun des points ilu barreau, m étant toujours celle du magnétisme terrestre, et n', ?i", n", le nombre des oscillations faites par l'aiguille d’épreuve devant chacun de ces points, n étant ce nombre d’oscillations, quand le magnétisme terrestre

agit sur 1 aiguille, on a =-;r — =— — =-rr-

d’où

ni' — Ml Ml" — JH

ür ni' — ni, jh" — ni, jh'" — m, représentent les forces magnétiipies émanées respectivement de chaque point de l’aimaut, puisque ces quantités sont l’action totale diminuée de celle du magnétisme terrestre; et on peut les comparer entre elles, une fois que par expérience on a détermiiK- ji, ji', n", ji'", etc.

Yoici un tableau des résultats obtenus par Coulomb avec un

CE l’aI.M,V>T et CE8 PHÉÎ(OMÈNES MAr.NÉnçiES. f83 fil (l'accT lie "3 centiinèlres de longueur el de i, 5 millimètres de diamètre.

L’aiguille d’épreuve faisait, avant qu’on lui préseiudt le fil d’acier, une oscillation dans une minute, soit 00 ".

Elle a fait devant revtn'mité ilii li! fit osi illaliiuis en fiO'"

Deiantlaniciiii'exlivinitéaliaissêde t.'Imill. ."i .‘iK — —

IS

SI

1 ài

Ainsi, à partir du point situé de HO à 120 millimètres audessous de son extrémité, l’aiguille d’acier ne présentait p.is de force magnéticpie sensible. Eu conlinuatil d’abaisser l'aiguille, ou trouva que l’absence presipje complète d’action durait justju’à une distance de 1 10 à 120 millimtitres enviroti de l'autre extrémité. Mais à partir de cette distance, les mêmes elfels se reproduisirent dans un ordre inverse, et l'aiguille d’épreuve fit une pirouette pour présenter son autre pôle à l’action du lil d’acier dotil le second pôle également cotnmençtül à agir sur elle.

( In peut, par l’enqiloi de celle mélbode, cotislaler facileinenl la présence de points conséquents ou de pôles interméiliaires dans la portion d’un lil ou d'un barreau aiinainé comprise entre ses deux points extrêmes ; on peut mémo déterminer l'intensilé des forces magnétiques dont ils sont doués, tjnanl à rinlensilé des forces ipii émanent des exiréinités mêmes du lil aimatilé, il faut, pour en avoir la véritable expression, donliler le résultat oitleim, car rell'el serait évidetiimenl, pources points extrêmes, double de ce (ju’il est réelletnenl, si l’aimant se prolongeait au delà el présentait en tiobors des poitils aussi eflicaees (|ue ceux qui sont en dedans , comute cela a lieu pour les autres parties du barreau.

C-oitlomb a réussi à rejirésenter géométriquement lotis les résultats (|u'il a obtenus en élevant , sur chacun des points d’une ligue borizonlale, figurant un lil aimanté, des perpendiculaires de longueurs proportionnelles aux intensités obtenues pat l’expérience. Les extrémités de ces perpendiculaires forment

iSi MAG!«tTISME ET iLECTRO-DYMAllIQl'E.

une courbe qui, dans l’expérience que nous avons rapportée plus haut, se confond avec l'axe du fil de 73 centimètres sur une longueur de 49 environ, et va en s’éloignant rapidement de cet axe à partir du 12“' et du 6i“* centimètre jusqu’aux extrémités, où elle atteint son maximum (fig. 11).

11 est assez remarquable que cette courbe, ou, ce qui revient au même, la distribution du magnétisme qu'elle représente, soit exactement la même pour des fils ou des lames de longueurs différentes, pourvu que la longueur surpasse 20 centimètres ; il n’y a d’autre différence, sinon que l’espace laissé au milieu, où le magnétisme est sensiblement nul, est plus ou moins long. Il résulte encore de là que tous les aimants de même force et d'une longueur supérieure à 20 centimètres ont leur pôles à la même distance des extrémités; cette distance est de 4 centimètres environ d’après les calculs de Coulomb. Le même physicien a trouvé que quand les aimants sont trop courts, leurs pôles sont à peu près au tiers do leur demi-longueur à partir de leurs extrémités; ainsi pour une aiguille de 9 centimètres, les pôles seront à une distance des extrémités de lo millimètres nu moins.

Tous ces résultats ne se vérifient que sur des aimants dont la longueur est très-grande par rapport à leurs dimensions transversales, dont la forme est parfaitement régulière, telle que la

DE l’àimant et des fbénomènes magnétiques. 185 forme cylindrique ou rectangulaire, el qui sont aimantés d’une manière normale. Avec les aiguilles en forme de losange, les pAlcs sont beaucoup plus éloignés des extrémités ; dans ce cas comme dans les autres, il faut se servir, pour déterminer leur position, de l’aiguille d’épreuve; le calcul ne peut y conduire à priori.

M. Becquerel a cherché, au moyen de la balance de torsion, à déterminer la dislriliution du magnétisme dans des fils d’acier excessivement fins; il obtenait ces fils en tirant à la filière un cylindre d’acier d’un petit diamètre qu’il avait logé dans l’axe d’un cylindre d’argent dix fois plus gros. Puis après avoir obtenu un fil d’argent très-fin, ayant pour axe un fil d’acier presque capillaire, il dissolvait l’argent dans le mercure, qui n’attaque point l’acier, et obtenait un fil d’acier presque microscopique. Les fils ne sont pas susceptibles d’acquérir une forte aimantation; toutefois ils sont suffisamment aimantés pour qu’on puisse constater que la distribution] de leur magnétisme suit à très-peu près la loi déduite des observations de Coulomb. M. Becquerel a trouvé que dans un fil de 1/75 de millimètre de diamètre et de 128 de longueur, les pèles étaient situés à 8,5 millimètres des extrémités. On aurait pu croire qu’ils auraient été aux extrémités mêmes, ce qui arriverait probablement si le fil ne se composait que d’une rangée de particules consécutives, cas idéal qu’il est impossible de réaliser.

M. Kupller a remarqué, au moyen d’expériences très-délicates faites par la méthode des oscillations, qu’il existe sur un barreau aimanté un point qui n’exerce absolument aucune action sur l’aiguille et qu’il a nommé foini d'indifférence. La position de ce point est influencée d’une manière très-prononcée par le magnétisme terrestre, quand le barreau n’est pas très-fortement aimanté. Si ce barreau est disposé verticalement, son pôle nord étant en bas, on trouve le point d’indifférence plus près du pèle nord que de l’autre. Si l’on retourne le barreau, le point d’indifférence se rapproche du milieu. Dans le premier cas, le pèle nord du barreau était plus fort que le pôle sud. Dans le second cas, les deux pôles arrivaient peu à peu à avoir la meme puissance. U résulterait de là que le point d’in-

186 MAGNÉTISME ET ÉIErTHO-DYNAMlOEE.

dillérencc serait toujours plus rapproché du pôle le plus fort, et que le genre d’iullucuee du inaguélisme terrestre que nous venons de signaler consisterait simpleineut à déterminer une intensité pins grande dans l’im des pôles ipie dans l'autre. Le même ell'et se fait reniar((uer sur un aimant horizontal ; son pôle nord est plus fort ipie son pôlesnd, (juandilcst dans sa direction naturelle.

L'élévation do température diminue l'intensité magnétique d'un barreau, comme nous l'avons vu. M. Kuplfer s'esl assuré qu’elle modifie également , dans ce barreau, la distribution du magnétisme. Le déplacement du point d’indifférence est surtout sensible quand on ne chaull’c qu’un des pôles. Le point d'indilTéreuce s’éloigne du pôle chaullc, qui devient égalemeat plus faible.

11 semblerait résulter des observations de M. Kupil’er (|uu l'intensité relative des deux pôles est la cause unique tpii exerce une influence sur la distribution du magnétisme, et que ce n’est que parce qu’elles modilicut cette hitensité relative, que diverses circonstances, telles que le magnétisme terrestre et la variation de la température, font éprouver un changement de place au point d’indill'éreucc. l’.nfin, on serait porté à croire que, si le point d'iudiirércnce no reste jias au milieu d’un barreau, mais se porte du côté le plus fort (piand les deux extrémités n'ont pas la meme puissance magnétique, cela tient à ce que les sommes de toutes les forces opposées devant toujours être séparément égales l'une à l'autre, cette condition ne peut être remplie qu'autant que les points d’où émanent les plus faibles sont plus nombreux que les points d’où émanent les plus intenses, et par conséquent que la portion de l'aiguille dont l'extrémité a le plus de magnétisme est plus courte ijuc la portion dont l’extrémité en a moins.

a. Théorie dr« flaldm mncnrtlanra et de In force correltiTc.

Le genre de considérations que lions venons d’aboriler nous amène à nous occuper de la ibéorie du magnétisme, sujet que les travaux de Coulomb, suivis des recherches mathématiques de Poisson, semblaient avoir épuisé, quand les découvertes dont

DE l’aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 187 nous parlerons dans le chapitre suivant sont venues, sinon renverser totalement, du moins modilier considérablement les idées théoriques de ces deux savants. Toutefois leur théorie est trop importante et encore trop répandue pour quenousjpuissions la passer sous silence. Les faits remarquables sur lesquels elle repose, le besoin qu’on a delà connaître pour comprendre cellequ’on lui a substituée, et qui a un grand nombre de points communs avec elle, en rendent d’ailleurs l’exposition indispensable, lors même qu’on serait obligé de l’abandonner plus tard.

Dès qu’on aborde Tétude des phénomènes magnétiques, on est frappé de l’analogie qu’ils présentent avec, les phénomènes électriques; on est donc bien vite tenté de les attribuer à deux iluides magnétiques jouissant de propriétés du même genre que celles dont jouissent les deux fluides électriques : l'un, le fluide magnétique nord, serait la cause des ell'ets que produit le pèle nord d'un aimant; l'autre, le fluide sud, des phénomènes (|uo présente le pôle sud de raimanl. I.es fluides de même nom se repousseraient, ceux de nom contraire s'attireraient. L'analogie toutefois n'irait pas plus loin, car l’expérience a montré que les fluides magnétiques et les fluides électriques n’exercent mutuellement aucune influence les uns sur les autres; de plus, les fluides électriques peuvent se manifester sur tous les corps de la nature, taudis que les fluides magnétiques ne sont scn-> siblcs que sur un très-petit nombre de corps.

Une expérience importante montre, en outre, que les deux fluides magnétiques ne sont point dans un barreau aimanté distribués de la même manière que le sont les deux fluides électriques dans un corps conducteur isolé; leur distribution semblerait au contraire avoir beaucoup plus d’analogie avec celle qu’affectent les deux électricités dans un corps isolant dont les -, particules successives sont polarisées, ainsi <jue l'ont démontré les recherches récentes de Faraday. Voici cette expérience : on a une aiguille aimantée cylindrique , d’un bon acier bien trempé et qui ne présente aucun point conséquent; on s’assure que chacune de ses moitiés possède un magnétisme coulniire. On la rompt au milieu ; cha([ue moitié semble devoir ne posséder qu’un des deux maguétismes après la rupture aussi bien

188 MAGSÉTISME ET ÉLECTRO-DY.NAMIQCT.

qu’avant; il n'en est point ainsi : chacune des moitiés est devenue un aimant parfait, ayant ses deux pôles et son point d’indifférence au milieu. La moitié qui se terminait par un pôle nord a pris un pôle sud, et celle qui se terminait par un pôle sud a pris un pôle nord également à sa nouvelle extrémité; en sorte qu’au point de rupture sont nés deux pôles contraires. On peut encore rompre par le milieu chacun des deux premiers fragments devenus des aimants, et on produit ainsi quatre nouveaux aimants parfaitement semblables, sauf pour les dimensions, aux précédents. Ces derniers peuvent être encore brisés de même; et cette operation, poursuivie jusqu’aux dernières limites d’une division mécanique possible, donne toujours, quelque petit que soit le fragment qu'on obtient, un aimant ayant des pôles contraires et doué de toutes les propriétés d’un aimant plus considérable.

Il faut nécessairement conclure de cette expérience curieuse que les deux magnétismes se retrouvent également dans toutes les particules. On est donc conduit à admettre que chaque particule d’un corps magnétique contient, en proportion égale, les deux magnétismes; qu’à l’état naturel ces deux magnétismes se neutralisant l’un l’autre, il n’y a aucune action entre eux, mais que l’aimantation les sépare sans que pour cela ils sortent de la particule qui les contient ; seulement tous les magnétismes d’une espèce sont portés vers un côté de la particule, et tous les magnétismes de l’autre espèce sont portés vers l’autre côté, (ju’on suppose une file, soit une rangée de particules placées les unes à la suite des autres en ligne droite; on promène le long de cette rangée le pôle nord d’un aimant ; ce pôle décompose successivement le magnétisme naturel de chacune des particules sur les(juelles il passe ; il attire le magnétisme sud dans l’extrémité de la particule dirigée du côté vers lequel il chemine, et repousse le magnétisme nord dans l’extrémité opposée. De cette façon, chaque particule a un pôle sud tourné dans la direction que suit l’aimant qu’on promène, et un pôle nord tourné de l’autre. Il se trouve finalement un pôle sud du côté extérieur de la dernière particule touchée par l'aimant', et un pôle nord du côté exlérienr de la première.

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DE l’aIMàNT et DSS PHÉ:^OUÈNES MAGNÉTIQUES. * 189

Ces deux pôle» seront les seuls agissants, car les magnétismes contraires de toutes les particules intermédiaires se dissimuleront mutuellement quoiqu'ils soient dans des molécules dilTé- j rentes (fig. 78); s’ils étaient dans la même, ils se neutralise- j

Fig. 78.

raient. L’expérience dans laquelle on brise un aimant est la ' preuve qu’ils ne sont que dissimulés ; les deux pôles qui appa- ^ raissenl sont dus aux magnétismes contraires qui se trouvaient dans les extrémités en regard des particules contiguës (jue la i rupture vient de séparer. S’ils avaient été neutralisés et non simplement dissimulés, ces magnétismes n’auraient pas été mis en liberté par la séparation des deux particules. La nature des deux pôles qui se manifestent aux points de rupture des deux fragments est parfaitement d’accord avec la théorie, ainsi > que la figure le met en évidence. Cette propriété que nous attribuons aux deux magnétismes, de pouvoir se dissimuler sans se neutraliser, peut se prouver directement par l’expérience. U suffit, pour cela, de suspendre un objet quelconque eu fer doux, par exemple une clef, à l'un des pôles d'un barreau aimanté, et d'approcher par-dessus le pôle opposé d’un barreau semblable.

Au moment où le contact entre les deux pôles contraires a lieu, et quelquefois même un peu avant, l’objet en fer suspendu i tombe tout d’un coup, et il est impossible de le faire tenir de 1 nouveau tant que les pôles opposés des deux barreaux sont en \ contact, preuve que l’action de l'un est dissimulée par l’autre; , en effet, dès qu’on les sépare, ils reprennent chacun leur énergie propre.

Toutefois une cause qui, en modifiant sensiblement la distribution du magnétisme libre , influe sur la place même des pôles, c’est l’action mutuelle que les deux pôles de nom contraire peuvent exercer l’un sur l’autre, et qui devient sensible à cause de leur peu d’éloignement dans les aimants très-courts. Cette action recompose une grande partie du magnétisme développé par l’aimant extérieur dans l'acte de l’aimantation ; aussi voit-on que la quantité de magnétisme libre est beaucoup

<90 MAGNÉTISME ET ÉIECTRO-PTHAMIOIÏ .

moindre dans les fils aimanlés courts que dans les longs. Cette réaction des pOles contraires l’un sur l'autre n’est plus sensible, il est vrai, dans les aimants dont la longueur est très-grande ; mais elle s'exerce alors sur les portions intermédiaires, et tend à déveloiiper leurs magnétismes naturels, comme le ferait un aimant extérieur. De là résultent les points conséquents qui se forment ainsi d’eux-mèmes dans de très-longs morceaux d’acier, dès qu’on les a soustraits à l’influence des barreaux qui les aimantent.

Le cas d'une simple rangée de particules n’est qu’un cas théorique ; on peut en approcher en employant des fils d’acier tré-s-fins, comme l’a fait M. Bectpierel, mais on ne le réalise jamais complètement. En fait, un aimant est une réunion d’un plus ou moins grand nombre de files semblables de particules, files (jui seraient parallèles entre elles dans un aimant cylindrique et prismatique parfait. Les pèles de l’aimant qui sont les points d’application des résultantes de toutes les forces émanées des pôles situés aux extrémités de ces rangées parallèles devraient, dans ce cas, se trouver aux extrémités mêmes du barreau. .Mais ce résultat ne se réalise jamais complètement, parce que, par l’elfet de la structure mohiculaire du métal, les files des particules ne sont pas parfaitement parallèles; parce que, en outre, elles ne se prolongent jamais toutes également jusqu’au bout. Ce dernier cas se présente surtout dans les aiguilles dont la forme u'csl pas celle d’un prisme ou d’un cylindre; dans celles en losange, en particulier; il est évident que la résultante lies forces émanées des extrémités de chaque filet ne peut avoir son point d’application à l’extrémité de l’aiguille, mais qu’elle l’a nécessairement en un point plus rapproché du centre. Nous verrons plus loin (pie la dill'érence que nous venons de signaler entre le résultat delà théorie et celui de l’observation tient encore à d’autres causes d’un ordre plus important, relatives à l'élat magnéti(]ue des portions intérieures d’un aimant.

La thtkirie du magnétisme ipie nous venons d’exposer suppose implicitement l’existence d’une force qu’on a appelée coercitive. Elle serait analogue à ce qu’est, dans l’électricité, la force isolante qui maintient, dans un corps dont les particules sont polarisées, les deux électricités séparées, comme

DE l’ AIMANT ET DES PHÉNOMÈNES MAGNÉTlQlUS. 194

cela a lieu dans l’expérionee quo nous avons citée de M. Malteuoci, pour «ne pile formée do plusieurs lames de mica superposées, qui, lorsqu'on les sépare, se trouvent électrisées en plus sur l’une de leurs faces, et en moins sur l’autre. La force coercitive est donc celle qui maintient dans chaque particule les deu.v magnétismes séparés, en les empêchant d’obéir à leur attraction mutuelle. Cette même force doit également s’opposer à leur séparation, c'est donc elle que doit combattre l’aimantation, .\ussi remarque-t-on que ce sont les corps les plus difficiles à aimanter, tels que l’acier trempé, qui conservent le mieux l’aimantation ipi’on leur a imprimée, tandis que ceux <jui, comme le fer doux, s’aimantent trèsfacilement, pei’dent aussi immédiatement leur magnétisme. Les premiers ont une force coercitive considérable, les seconds en ont une très-faible ou à peu près nulle. Cette différence peut être mise en évidence par une expérience très-simple. On suspend au pèle d’un aimant, par une de ses extrémités, un fil de fer doux, on trouve aussitôt à l’autre extrémité un pôle capable d’attirer de la limaille de fer; qu’on coupe le fil de fer tout en le laissant suspendre à l’aimant, à une petite distance de ce pôle, le fragment détaché n’a plus, ni à l’une ni à l’autre de ses extrémités, aucune trace de magnétisme. Avec un fil d’acier le fragment serait un véritable aimant, ayant a chacun de ses deux bouts un pôle différent.

La chaleur détruit la force coercitive, c'est pourquoi les corps aimantés perdent leur magnétisme lorsqu’ils sont poussés é une température élevée; les deux magnétismes se réunissent alors dans chaque particule. Mais s’ils sont sous l’inlluence du magnétisme terrestre, alors la faiblesse de la force coercitive permet de nouveau la séparation sous celte iniluence du magnétisme naturel, séparation qui se maintient lorscpi’après le refroidissement cette force est redevenue plus considérable. Æpinus avait également trouvé (pi’on peut aimanter fortement une aiguille ou un barreau d’acier en les chauffant au rouge et les laissant refroidir entre les deux pôles contraires de forts barreaux aimantés, qui produisent le même effet que l’action du magnétisme terrestre, même à un degré plus élevé.

192 MAGNÉTISME ET ÉLECTBO-DTNAMIOUE?

Les actions mécaniques ont sur la force coercitive la même influence que la chaleur. C’est pourquoi elles facilitent l’aimantation, ainsi que nous en avons déjà vu de nombreux exemples. En voici un nouveau de M. de Haldat. Des fils de fer non recuits, d’un décimètre de longueur et d’un millimètre de diamètre, avaient été placés horizontalement entre deux barreaux dont les pôles contraires étaient tournés vers les bouts des fils, mais à une distance trop grande pour pouvoir les aimanter par leur influence. Toutefois, dès qu’on les frottait dans la direction des pôles avec des corps durs, ils acquéraient une polarité magnétique prononcée sous cette même influence.

Voici par contre un cas où les actions mécaniques opèrent la désaimantation. M. de Haldat a réussi, en promenant le pôle d’un aimant sur des lames d’acier et même sur des plaques de tôle, à y déterminer, par l’aimantation, des figures (jui deviennent visibles, quand on répand de la limaille de fer sur la surface des lames et des plaques et qu’on les frappe doucement. Les parcelles de fer s’accumulent vers les limites du trait, en laissant à nu l’intervalle qui en marque l’épaisseur, de sorte qu’elles se trouvent rassemblées sur les lignes qui séparent les parties aimantées de celles qui ne le sont pas. Le magnétisme qui est ainsi développé par une simple friction, ou même par la simple approche d’un barreau, persévère très-longtemps. Pour le faire disparaître, on n a qu’à frapper les plaques fortement pendant une ou deux minutes sur un madrier avec un petit maillet de bois, ce qui excite chez elles des vibrations réitérées et violentes. 11 va sans dire qu’ou obtient le même effet en chauffant les plaques; il suffit d’élever leur température jusqu’au jaune paille. Si l’on aimante une cartouche faite de limaille de fer très-fine, elle peut garder assez longtemps son magnétisme, mais elle le perd immédiatement dès qu’ou agite les particules de la limaille. Cette dernière expérience semblerait prouver que l’aimautation et la désaimantation seraient liées avec une changement dans la position relative des particules du corps aimanté; elle expliquerait ainsi l’eü’ct de la chaleur et de l'action mécanique, qui faciliteraient aux particules le retour à leur position naturelle que l’aimantation aurait

DE l’aimant et DE8 PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 193 altérée. La force coercitive ne serait, dans celle manière d’envisager le phénomène, que la résistance plus ou moins grande des particules à une modification dans leur arraugcment mutuel tel qu’il constitue la structure naturelle du corps. Nous verrons dans le chapitre troisième où nous nous occuperons de nouveau de l’aimantation , que des faits d’un ordre différent sont tout à fait favorables à cette opinion.

Enfin pour compléter la théorie nous devons ajouter que l’on peut construire un aimant en suivant les principes sur lesquels elle repose. 11 suffît pour cela de couper un grand nombre de petits bouts de fil de fer très-doux, puis de les placer bout à bout à la suite les uns des autres; en présentant le pôle d’un aimant à l'une des extrémités de cette rangée, on voit tous les fragments qui la composent adhérer fortement les uns aux autres; et à l'autre extrémité il naît un pôle de même nom que celui de l’aimant qu’on a approché. En un mot, la rangée possède toutes les propriétés d’un véritable aimant. Mais sitôt qu’on éloigne le pôle qui produisait cet effet, toute trace de magnétisme disparaît et les petits fragments se détachent tous les uns des autres; résultat ijui provient de l’alisence de force coercitive dans le fer doux et de ce que par conséquent dès que la cause qui les a séparés n'est plus lù, les magnétismes contraires de chaque particule se neutralisent mutuellement immédiatement. Ce qui se pas.se dans chaque fragment, a lieu de même dans chaque particule individuelle d’un corps qui est aimanté.

Quelques physiciens avaient admis dans le magnétisme comme dans l’électricité l’hypothèse d’un seul fluide. Æpinus, en la soumettant au calcul, avait trouvé que, pour être d’accord avec les faits, il fallait qu’elle remplît les conditions suivantes :

1° Que les particules du fluide magnétique unique se repoussent avec une force inverse du carré de la distance ;

2* Que les particules de ce fluide attirent celles du fer et soient attirées par elles de même ;

3° Que le fluide magnétique puisse se mouvoir dans les porcs du fer et de l’acier doux sans difficulté et qu’au contraire ce mouvement surmonte des obstacles dans l’acier dur et trempé;

194 lUGKÉTlSMI ET éLECTEO-DTIlAMIQUE.

4® Que les particules du fer se repoussent mutuellement, condition semblable à celle à laquelle conduit pour tous les corps la théorie d'un fluide unique dans l’clectrieité et qui est inconciliable avec les idées admises sur la constitution de la matière.

J 6. De* divers proei>d^ d'ainantatlon, et de la pniisance maiTBétldBe ea géaéral.

Les considérations dans lesquelles nous sommes entrés et les faits que nous avons étudiés, nous permettent do revenir maintenant avec plus de connaissance de cause sur un point important que nous n’avons qu’effleuré; nous voulons parler de VavnantaHon et de l’influence de diverses circonstances sur l’intensité du magnétisme que les corps sont susceptibles d’acquérir.

Le procédé d’aimantation le plus simple consiste à appliquer les pôles d'un aimant à l’extrémité d'une aiguille ou du barreau qu’on veut aimanter. Los premières particules en contact avec ce pôle ont leur magnétisme naturel décomposé; le magnétisme sud se porte du côté le plus rapproché du pôle nord de l'aimant, et le magnétisme nord du coté le plus éloigné ; ce dernier magnétisme décompose à son tour le magnétisme naturel des particules suivantes, et ainsi de suite jusqu’à l’extrémité la plus éloignée du barreau dont les particules se trouvent posséder ainsi extérieurement un magnétisme semblable à celui du pôle aimantant.

Voilà la théorie du procé-dé ; mais le phénomène ne se passe pas toujours aussi simplement. Le docteur Uobison, physicien écossais, a observé que lorsqu’au lieu de fer doux ou aimante par ce moyen de l’acicr , l’îicquisition du magnétisme est graduelle et progressive , et que la gradation est d’autant plus sensible que l’acier du barreau sur lequel on opère est plus trempé. Ainsi, quand on applique le pôle nord d’un aimant à l’extrémité d’un barreau d’acier dur, l’extrémité en contact acquiert aussitôt un pôle sud, cl l’autre n’est pas d’abord affectée. On observe alors un pôle nord formé à peu de distance du pôle sud , et après celui-ci un second pôle sud très-faible. Ces pôles

DG l’jUHAÜT GT DGS PBtKOMtlfGS HAGHiTIQrGS. 195 arancent graduellement le long du barreau ; à l'extrémité éloignée du contact parait un faible pôle sud, et ce n'est que longtemps après ( si cela arrive jamais ) qu'on y trouve un pôle nord simple et vigoureux. Le plus souvent ce pôle nord reste diffus et faible, et même, si le barreau est très-long, il arrive qu’on trouve souvent sur ce barreau une succession de pôles nord sud qui n'avancent jamais assez pour atteindre son extrémité.

Au moyen d'une aiguille d'épreuve , ou en plaçant sur le barreau une feuille de papier saupoudrée de limaille de fer, on s'aperçoit très-bien de cette marche des pôles qui s'opère plus ou moins vite. Si la trempe du barreau n’est pas plus forte que celle des instruments tranchants et si ce barreau n'a que 1 0 ou 20 centimètres de longueur, la marche de l'aimantation s’arrête au bout de quelques minutes. Quand le barreau est très-dur, on peut accélérer beaucoup les progrès de l’aimantation en le frappant assez fortement pour le faire sonner, simplement avec une clef, surtout s’il est suspendu verticalement. Mais il est rare qu’on obtienne ainsi une aimantation uniforme, qu’il se forme seulement deux pôles et que ces deux pôles soient d’égale force ; celui qui s’est formé à l’extrémité éloignée du point de contact est en général diffus et par conséquent plus faible. Pour aimanter fortement par le simple contact, il faut, lorsque la force coercitive est considérable, placer le barreau entre deux pôles contraires ; l’aimantation se faisant alors à la fois dans doux sens qui concourent au même résultat final , l’opération est plus vile achevée et plus parfaite.

Un second procédé plus énergique que le précédent et qui est plus généralement usité, consiste à promener la pièce d'acier qu'on veut aimanter le long du pôle d'un aimant; nous en avons déjà donné la théorie. La force coercitive est plus facilement surmontée dans cette opération où chaque particule de la surface frottée subit à son tour l'iniluencc directe du magnétisme du pôle. Il faut seulement répéter le frottement plusieurs fois, surtout si la force coercitive est grande, mais il faut avoir soin qu'il ait lieu toujours dans le même sens. L’eil'et de

celle réitéralion de frolloment n’est pas facile à comprendre. En effet, si, apres avoir aimanté une aiguille par une première opération, on reporte le pAle de l’aimant à l’extrémité de la première touchée, on commence par détruire le magnétisme qu’on vient de lui donner avant de le lui rendre par un second frottement. Chaque molé-cule frottée se trouve donc aimantée d’abord dans un sens contraire à celui dans lequel elle l’est ensuite. Pourquoi donc un second frottement augmente-t-il reflet du premier, un troisième celui du second, et ainsi de suite jusqu’à une certaine limite? 11 paraîtrait que le mouvement imprimé en sens alternativement contraires aux deux magnétismes des particules favorise leur séparation, et que la force coercitive cède plus facilement apres avoir été déjà plusieurs fois surmontée que lorsqu'elle ne l’a point été encore. Il y a là comme une espèce de vibration néce.ssaire à l’aimantation, et dont l'intensité augmente avec le nombre des frottements. On peut suivre également , dans ce procédé comme dans le précédent, la marche de l’aimantation. En promenant le long d’un barreau le pède d’un aimant dont la ligne des pôles est perpendiculaire à l’axe du barreau, on voit successivement paraître à l’extrémité touchée la dernière un pèle de même nom et un pôle de nom contraire à celui qu’on promène , et l’inverse a lieu à l'extrémité touchée la première. Les points intermédiaires passent par des états magnétiques très-variables ; ces états présentent une foule d'anomalies provenant probablement des différences de constitution moléculaire qui existent entre les divers barreaux soumis à l’expérience et dont deux ne sont jamais identiques.

Quand il s’agit il’aimantcr très-fortement une aiguille de boussole ou des lames d’une épaisseur qui n’excède pas 4 ou 5 millimètres, il faut disposer aux extrémités de l’aiguille à aimanter deux puissants aimants, de manière qu’ils agissent par leurs pèles opposés sur les deux bouts de celte aiguille. Celle-ci est placée sur les aimants de manière à les dépasser de 20 à 30 millimètres à chacune de ses extrémités. On prend ensuite deux autres barreaux aimantés, et, les tenant chacun d’une main, on touche avec leurs pôles opposés le milieu de l’aiguille,

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DE l'aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIOLF.S. 197 puis, les inclinant de 2o à 30°, on les fait glisser sous cette inclinaison l’nn vers l’une de ses extrémités, Tantrc vers l'antre extrémité de l’aiguille. Puis on les rapporte au milieu pour faire la même opération qu'on répète jusqu’à ce que l'aimantation soit devenue suflisammcnt forte. 11 faut avoir soin que le pèle de chaque barreau qui touche l'aiguille soit le même que celui de l’aimant fixe vers lequel on le fait glis.scr, afin que les deux effets s’ajoutent. Ce procédé, dit de Duhamel ou de la touche séparée, ne suffit pas quand les lames à aimanter ont une forte épaisseur; il faut alors employer celui d'.Epinus, dit de la double louche. Il ne diffère du précédent qu’en ce que les deux barreaux qui servent à l'aimantation sout , à partir du milieu de la lame à aimanter, promenés ensemble, et non séparément. On les fait glisser d’abord sur l’une des extrémités, puis on revient tout le long du barreau à l'autre extrémité; on opère plus ou moins longtemps ces frictions par ce mouvement de va et vient avec la condition de commencer et de finir toujours au milieu, et d’avoir soin de s’arrêter après avoir passé le même nombre de fois sur chaque partie de la lame à aimanter.

Le procédé de la double touche, tout en produisant une aimantation plus forte, et précisément, ainsi que nous l'avons vu, parce que cette aimantation est trop forte et détermine ainsi une réaction des pôles sur les parties de l’aimant qui en sont voisines, a l’inconvénient de donner souvent naissance à des points conséquents quand les lames ont une grande longueur et de donner des pôles d’une force inégale. Il vaut donc mieux employer celui de Duhamel de la touche séparée, quand il s’agit d’aiguilles de boussole ou d’aimants destint-s à des appareils de précision. Ce procédé est supérieur, même à cet égard, aux deux premiers que nous avons décrits. En effet la présence de points conséquents est très-nuisible à la sensibilité d’une aiguille de boussole; car sa force directrice n’est plus alors que la différence qui existe entre la force avec laquelle sont dirigés par la terre, les deux pôles qui sont à scs extrémités, et celle avec laquelle les deux pôles respectivement opposés à ceux-ci, qui sont du même côté qu’eux, mais plus près du centre, sont

198 lUGNÉTISME ET ÉUCTRO-DT.NAHIQIIE.

dirigés dans un sens différent. Si les premiers l’emportent, c’est qu’en général ils sont plus forts, c’est aussi qu’ils agissent avec uii bras de levier plus long.

Nous n’avons exposé que d'une manière sommaire les différents procédés d’aimantation qui ont été successivement mis en pratique. Un très-grand nombre de physiciens, outre ceux que nous avons nommés, s’en sont occupés; Canton, Mitcbell, Antheaume, Savery, ont tous, comme Duhamel, Æpinus, Robison et Coulomb, que nous avons déjà cités, indiqué de nouvelles méthodes ou perfectionné les anciennes. Ne faisant pas ici une histoire de la science, nous ne pouvons entrer dans les détails de ces méthodes et de ces perfi^ctionncments; cependant nous dirons encore un mot des travaux d’un savant qui est particulièrement célèbre par les essais (ju’il a faits pour obtenir les aimants arliliciels les plus forts possible : c’est le docteur Kuight, qui vivait dans le dernier siècle, et dont les recherches datent surtout des années 17üti et suivantes. La société royale de Londres possède un aimant fait par M. Knigbt, et qui est confié aux soins de M. Christie, dont l’armature exige un poids de 100 livres pour être détachée dos pùlcs. Ce puissant aimant se compose de 41i0 barreaux aimantés longs de 15 pouces chacun, larges d’un pouce et épais d’un demi-pouce; ils sont fixés dans une boite , de manière à présenter à une de ses extrémités deux pôles qui en ressortent (üg. 79) horizontalement sur une longueur de 6 pouces, une hauteur de 12 et une largeur de 3. Cet aimant, que le docteur kuiglit avait mis beaucoup de soins à construire et à maintenir en bon état, et iju’il appelait son réservoir do force magnétique, avait autrefois beaucoup plus de puissance qu’il n’en a maintenant; l’aiguille d'une boussole qui le touchait acquérait une force de polarité si grande qu’elle était en état de détruire toute la polarité des meilleures boussoles qu’on faisait eu Angleterre. Un incendie qui eut lieu dans la maison où cet aimant avait été placé après la mort du docteur Knigbt altéra sa force, et, malgré les efforts qu'ou a faits pour le

Kig. 79.

DE l'aUIA.M et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 199 remettre en bon état, il n’a jamais recouvré sa vigueur primitive. Le docteur Kniglil avait réussi aussi à faire de petite aimants artificiels qui pouvaient porter ju.'iiu'à cent fois leur propre poids. Il avait également clierclié .à composer des pâtes magnétiques susceptibles d'acquérir un magnétisme plus fort que l’acier. D’après Ingenhousz , la composition qui avait donné les résultats les plus satisfaisants était un mélange de poudre d’un aimant naturel , de poudre de charbon Ires-tine et d’huile de lin, qu'on avait laissé sécher lentement. Des essais faits par Ingeuliousz lui-même lui démontrèrent que les pâtes dans la composition desquelles entrait la poudre de l’aimant naturel étaient très-supérieures à celles préparées avec la poudre de fer, ce qui tient, il est évident, à ce que l’aimant naturel a plus de force coercitive que le fer.

On n’a jamais bien su en quoi consistaient les procédés d’aimantation du docteur Knight. H est probable qu’il n’avait pas de procédés proprements dits, mais que par tâtonnement , par des soins persévérants et des opérations fréquemment répétées, il parvenait, avec le temps, à donner à scs aimants la puissance extraordinaire qui les a rendus célèbres.

Quel (|ue soit le procédé d’aimantation qu’on emploie, il existe pour chaque barreau ou chaque aiguille une limite de force magnétique qu’on ne peut dépasser une fois qu’elle a été atteinte. On pourra bien développer momentanément une aimantation plus forte; mais, une fois que l’aimantation aura cessé, le magnétisme que le corps conservera diminuera jusqu’à ce qu’il soit arrivé à celte limite qu’on nomme point de salurwtion. Ainsi, une aiguille fait 100 oscillations en 60' ; on l’aimante plus fortement, elle les fait en 40". Au bout d’un ou de plusieurs mois, c’est encore 100 oscillations en 40" qu’elle fait. On parvient, en employant de puissants moyens pour l’aimanter, à lui faire faire 100 oscillations en 30"; mais, au bout de quelque temps, elle revient à en faire 100 en 40". Il est évident que ce dernier nombre indique la limite de l’intensité qu’elle est susceptible de conserver; c’est donc son point de saturation, point qui dépend essentiellement de U force coercitive du corps qui est aimanté.

Les corps fjii’oii n aimaiilés au delà du point de saturation n’y reviennent pas iminédiatemcnl; ce retour n'a lieu quelquefois qu’au bout d’un temps très-long. 11 peut être inlhiencé par plusieurs causes extérieures, le changement de température, le voisinage d’autres aimants, l’action de la terre, etc. La saturation n’a pas lieu cllo-mémc à une limite aussi fixe qu’on pourrait le croire. Il se fait souvent dans l’aimant une réaction des Iluidcs nord et sud qui augmente ou diminue l’intensité magnétique. Pour s’assurer qu’un corps est aimanté à saturation, il n’y a (|u’à le réaimanter dans le même sens avec des barreaux plus forts que ceux avec lesquels on l’avait aimanté d’abord. Si son magnétisme n’augmente que faiblement, et si cette augmentation disparaît avec le temps, on est assuré qu’on avait atteint par la première opération le point de saturation.

Une précaution importante, c’est de ne réaimanter jamais un corps avec des barreaux plus faibles que ceux que l’on a employés pour l’aimanter d’abord. Non-seulement on n’ajoute rien à sa force, mais au contraire on la diminue en ramenant sou magnétisme à celui que lui aurait imprimé, s’ils avaient agi seuls primitivement, les derniers barreaux qu’on a employés. Ce résultat tient à ce que les barreaux qu’on fait glisser n’aimantent qu’en recomposant d’abord et décomposant ensuite le magnétisme de cliacunc des particules du corps aimanté sur Icrpiel on le promène.

L’action de la terre peut également diminuer le magnétisme des barreaux aimantés à saturation lorsqu’on les frappe en les plaçant dans certaines positions. M. Scoresby a fait sur ce sujet un grand nombre d'expériences curieuses, desquelles il résulte que la terre agit toujours comme un fort aimant dont l’influence peut conlre-carrer ou renforcer, suivant la manière dont le corps est placé, le magnétisme déjà acquis. Le même physicien a réussi également à aimanter à saturation des barres d’acier uniquement par l’action du magnétisme terrestre. Il prenait dans ce but deux barres d’acier longues de 30 pouces et larges d’un pouce, puis six autres longues de 8 pouces et larges d’un demi-pouce. Une large barre de fer était frappée dans une position verticale; ainsi aimantée par cette percussion, elle était

DE l'aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 201 posée immédialement, sans que sa direction fût changée, sur chacune des grandes barres d’acier qu’on frappait en même temps. Puis chacune des petites barres était ensuite placée, aussi verticalement, au sommet d’une des larges et frappée successivement, en quelques instants elles avaient acquis un grand pouvoir de suspension. Enfin les six petites barres étaient ensuite unies successivement deux à deux par leurs pdles opposés, au moyen de petits barreaux de fer doux, et frottées par les autres suivant le procédé de la double touche, et on trouvait à la fin de ces opérations qu’elles étaient aimantées à saturation.

La forme est une circonstance qui influe notablement sur l’intensité du magnétisme qu’un corps est susceptible d’acquérir. Coulomb, ayant découpé dans une même lame d’acier des aiguilles qu’il trempa de la même manière et qu’il aimanta jusqu’à la saturation, trouva que, pour la même épaisseur et le même poids, la forme de flèche est supérieure à la forme rectangulaire. Quant au degré de la trempe, il a trouvé que ce n’est pas la plus forte qui détermine le plus de maÿaétieme, mais que ee maximum est atteint lorsque l'acier a été vecuit jusqu’au rouge sombre.

Quand il ne s’agit pas d’aiguilles de boussoles, mais d’aimants qu’on lient à se procurer aussi forts que, possible, on leur donne ou la forme de parallélipipèdes, qui constitue les barreaux aimantés, ou celle de fer à cheval. Dans l’un et dans l’autre cas, mais surtout dans le second, l’aunant ne se compose pas d’une seule pièce, mais de plusieurs semblables qu’on superpose les unes aux autres, en ayant soin que les extrémités qui se recouvrent aient bien les mêmes pôles magnétiques. Le jilus souvent on donne à ces pôles superposés des longueurs légèrement difl'érentes, de manière que leurs bouts soient en retrait les uns à l’égard des autres, cl que l’aimant se termine en échelons.

On a soin, pour conserver aux barreaux leur magnétisme, de les munir d’armures ou armatures. Ce sont des pièces de fer doux qui sont mises en contact avec les pôles des aimants, pour maintenir leur activité au moyen de pôles contraires qu’y détermine le magnétisme des aimants eux-mêmes. Quand c’est un

2f)2 MA6NKTIKME ET ÉLKCTRO-DY?IAMIUlJE.

aimant en fer à cheval, un seul prisme de fer doux suffit jMJur réunir les deux pèles; ((uand ce sont des barreaux, on en met deux ordinairement dans une même Lotie, en les plaçant parallèlement et à une petite distance l'un de l'autre, en ayant soin de mettre en regard leurs pôles contraires, et aux deux extrémités on dispose en travers deux petits prismes en fer doux (fig. 8ü). Ces pièces de fer, soit dans ce cas, soit dans le précé-

Fig. 80.

dent, deviennent des aimants; elles réagissent sur les barreaux et y maintiennent la séparation des magnétismes qui, sans celle précaution, finiraient peu à peu par se combiner en grande proportion et par recomposer ainsi le fluide neutre. Dans les aiguilles de boussole le magnétisme terrestre fait 1 office d'armature, en maintenant par sa puissance la séparation des deux magnétismes.

Les armatures dans les aimants en fer à cheval portent, en général, un bassin dans le([uel on place des poids, en ayant soin de ne jamais dépasser la limite de ceux que peut porter l'armature sans SC détacher. Ces poids, qu’on peut augmenter graduellement, entretiennent la force de l'aimant et même tendent à raccrollre, pourvu que l'excès du poids ne devienne jamais tel que l'armure se détache; dans ce cas l'aimant perd subitement une grande partie de sa pui.ssanrc, et il ne peut la recouvrer que par un nouvel accroissement lent et graduel du poids que son armure peut porter.

Cne question intéressante, qui a été étudiée d'abord par Coulomb, plus lard par Nobili, est de savoir quel est l'état magnétique de chacune des lames ou de chacun des fers, dont la réunion forme ce qu'on appelle un faisceau magnétique. Celte détermination semble pouvoir conduire à la connaissance do l'état magnétique des couches intérieures d’une aiguille ou d’un barreau aimanté. Coulomb avait trouvé, au nioyen de la balance, qne les lames qui formaient les deux surfaces intérieures

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DE l’jUMÀNT et des PnÉNOHÊNES UAGNÉTIOtES. 203 du faisceau avaient une force magnétique beaucoup plus grande que les autres ; il en avait même trouvé dans l’intérieur qui avaient leurs pôles renversés. Nobili, en se servant de la méthode des oscillations, réussit à déterminer assez exactement l’état magnétique de chacune des aiguilles très-fines et de même longueur, qui, réunies au nombre de cinquante, formaient un faisceau qu’il avait très-fortement aimanté. 11 trouva, après avoir défait le paquet, toutes les aiguilles fortement aimantées dans le même sens; puis il reforma le faisceau, en maintenant le contact des aiguilles aussi parfait que possible. Ayant délié le paquet deux heures après, il trouva que plusieurs des aiguilles avaient acquis un magnétisme contraire; ayant fait la même expérience avec un autre paquet et l’ayant défait une demi-heure après l’avoir aimanté , il trouva qu’un certain nombre d’aiguilles avaient perdu tout leur magnétisme. 11 résulte de ces faits que les aiguilles les plus fortes désaimantent les plus faibles et leur donnent même un magnétisme contraire et que, si elles avaient reçu dans l’origine le même degré d’aimantation, la vertu magnétique se serait bien vite éteinte dans tout le système.

Ces expériences ont conduit Nobili à conclure qu’on ne doit pas considérer, comme nous l’avons fait plus haut, un barreau aimanté, comme formé par un faisceau de filets de même longueur, aimantés au môme degré, tous dans le même sens, car alors tout le système se désaimanterait bien vite. Il suppose que l’intérieur du barreau est divisé en couches concentriques, dont le magnétisme diminue rapidement du dehors au dedans, et que la condition conservatrice de l’aimantation ne dépend pas de la force coercitive telle qu’on l’entend, mais du mode même de la distribution du magnétisme dans les aimants. Dans cette manière de voir, la trempe agit en déterminant dans la masse un état tel, que les molécules extérieures refroidies plus rapidement que celles de l’intérieur, se rapprochent plus que ne peuvent le faire celles-ci. Il en résulte que l’acier trempé possède une croûte dont la densité et les autres propriétés diffèrent de celles des couches internes; le magnétisme, en particulier, s’y conserve mieux ; et c’est pour cela que l’acier aimanté

204 MAGNÉTISME KT ÉIECTBO-DYNAMIQL’E.

reste plus forlemenl magnétique. C’est par la même raison que le for doux, quand il a été battu sous le marteau ou passé à la filière, acquiert la propriété de conserver un peu de magnétisme. Les parties extérieures ayant été rendues plus compactes que celles de riulérieur, il eu résulte une distribution inégale du magnétisme qui se trouve eu plus grande quantité à l'extérieur qu’à l’intérieur. C’est ce qui fait encore que les petits barreaux prennent proportionnellement plus de magnétisme que les gros, leur surface étant proportionnellement à leur volume plus considérable. Voici une nouvelle expérience de Nobili, tout à fait à l’appui de son opinion. Ce physicien fît construire avec le même acier deux cylindres de même longueur et de même diamètre; l’un, massif, qui pesait 28 grammes, l’autre, creux, qui en pesait IG. Ces deux cylindres furent trempés de la même manière et aimantés l’un et l’autre à saturation. Placés à la même distance d’une aiguille de boussole , le massif donna une déviation de 9” et le creux de 19°. La dilférence très-grande en faveur du cylindre creux, quoiqu’il ait une masse presque moitié moindre que le massif, tient à ce que le creux étant trempé en dehors et en dedans, il se trouve recouvert des deux côtés de cette croûte qui conserve le magnétisme, tandis que le massif ne la possède que sur sa surface extérieure.

Tous les faits relatifs à l’aimantation sont encore enveloppés, comme on le voit, d’une assez grande obscurité. 11 ressort cependant d’eux tous un principe bien évident que nous avons déjà signalé, c’est la liaLson qu’ils établissent entre le magnétisme et les propriétés moléculaires des corps. Nous verrons plus loin , en nous occupant de l’aimantation par les courants électriques, de nouvelles preuves en faveur de ce principe; peut-être même nous pourrons déterminer alors d’une manière plus précise, quelle est la nature du rapport dont il s’agit.

Nous ne dirons rien ici des expériences de quelques physiciens, et notamment de celles de M. Barlow, sur l’aimantation de corps de formes variées, tels que des anneaux et des sphères, et de l’action qu’ils exercent sur l’aiguille aimantée quand ils sont en

DE l’aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 205 fer doux el non aimantés d’avance ou soumis seulement à l'action magnétisante du globe terrestre. Les lois auxquelles ces effets obéissent, remarquables par leur simplicité et leur régularité, ont servi à M. Poisson, dans ses recherches mathématiques sur le magnétisme. Nous nous bornerons à signaler un seul fait qui, par sa liaison avec ceux qui précèdent, nous parait très-important; c’est que le pouvoir magnétique exercé par des sphères de fer doux, réside tout entier à leur surface et est complètement indépendant de leur masse, de telle façon que l’effet exercé par des boulets sur l’aiguille aimantée est exactement le même, qu’ils soient pleins ou creux. Cependant cette loi a des limites. M. Barlow a reconnu que l’enveloppe métallique doit avoir, au moins, une épaisseur de ;^de millimètre environ pour agir comme si la sphère était massive *.

■ L«s principaux travaux faits récemment sur le sujet traité clans ce chapitre, sont :

I* Scorcsliy (Annales de chimie et de physique. Paris, 1838, t. lxix, p. lüC);

1° Noliili (Bibliothèque universelle de Genève, t. Lvi, p. 82 ntsuiv.);

.3’ Barlow (Bibliothèque universelle, t. xxxiv, p. t8S).